18. Виды кристаллических решёток металлов. Дефекты кристаллического строения и их влияние на свойства.

Атомы в кристаллическом твёрдом теле располагаются в системе закономерно, периодически повторяясь в 3-х измерениях, через строго определённые расстояния, т.е. образуют кристаллическую решётку

Пространственную кристаллическую решетку легче всего представить в виде элементарной кристаллической ячейки.

Атомы в кристаллической решётке располагаются как в вершинах, так и в других точках элементарной ячейки. На одну элементарную ячейку приходится различное количество атомов. В зависимости от расположения атомов в ячейке различают простые, кубические, объемно-центрированные кубические, гранецентрированные кубические, гексагональные решетки.

1.Простая решетка представляется в виде куба, в узлах которой располагаются атомы.

Простейшая решетка описывается одним параметром, которым является ребро куба а.

2.Объемно-центрированная кубическая решетка (ОЦК) представляет собой также куб, внутри которого дополнительно расположен еще один атом.

Параметры решетки определяются длиной ребра куба а.

3.Гранецентрированная кубическая решетка (ГЦК) представляет собой куб, В центре каждой грани которого расположены дополнительно по одному атому.

4.Гексагональная плотно упакованная решетка. В отличие от кубической характеризуется двумя параметрами а и с.

В случае, если отношение с/а=1,666, то решетка считается плотноупакованной, а иначе – неплотно упакованной.

Примеры:

ОЦК – вольфрам, молибден, железо Fe_;

ГЦК – алюминий, медь, никель, железо Fe_;

ГПУ – бериллий … .

Некоторые металлы, например индий, имеют тетрагональную решетку.

Свойства металлов при прочих равных условиях определяются типом кристаллической решётки, т.е. количеством атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку. На простую ячейку приходит с один полный атом.

На ОЦК ячейку приходится два атома: один атом вносится атомом и один принадлежит только этой ячейке.

Для ГЦК на одну ячейку приходится четыре атома.

Плотность кристаллической решетки определяется, так называемым координатным числом. Под координатным числом понимается число атомов, находящихся на кратчайшем расстоянии от данного атома. Для ОЦК решетки К=8, для ГЦК – К=12 и для ГПУ – К=12.

От величины координатного числа зависит компактность (плотность укладки) кристаллической решетки. Так в простой кристаллической решетки плотность укладки атомов в ячейке составляет менее 50%. В ОЦК – 50%, в решетках с координатным числом 12 – порядка 75%.

Базис решётки – кол-во атомов, приходящиеся на одну элементарную ячейку (для ОЦК = 2, ГЦК = 4, ГПУ = 6).

Дефекты кристаллических решёток.

• дефекты имеют особое влияние на прочность: - чем меньше дефектов, тем больше прочность, но есть и варианты, когда повышение прочности происходит при увеличении концентрации дефектов (например, упрочнение термической обработкой).

3 вида дефектов:

1. Точечные – малы; образуются в результате тепловых колебаний атомов, пластической деформации, загрязнённости металла примесями, облучения; при всех воздействиях в металле возникают вакансии – пустые узлы решётки и дислоцированные атомы (расположенные в междоузлиях).

2. Линейные дефекты – имеют малые размеры в 2-х измерениях и большую протяжённость на з-ем; возникают дислокациях: краевая – образовывается краем экстраплоскости (линии полуплоскости), винтовая – линия, относительно кот. атомные плоскости изогнуты по винтовой поверхности (винтовая дислокация более подвижна, чем краевая), смешанной

3. Поверхностные дефекты – представляют собой поверхности раздела между отдельными зёрнами или их блоками; зёрна имеют разную ориентировку; сами зёрна состоят из блоков и субзёрен; границы блоков имеют дислокационное проихождение, и являются малоугольными.