4. Дефекты в кристаллах

Причиной образования дефектов являются вакан-

сии (место, где находился атом, обладающий боль-

шей энергией и перешедший с одного места на дру-

гое). На это место вакансии через некоторое время

перемещается один из атомов соседнего слоя и т.д.

Таким образом, вакансия перемещается в глубь крис-

талла. С повышением температуры количество вакан-

сий увеличивается, и они чаще перемещаются из од-

ного узла в другой.

К точечным дефектам относят также атом, внед-

ренный в междоузлие кристаллической решетки, и

замещенный атом, когда место атома одного метал-

ла замещается в кристаллической решетке другим,

чужеродным атомом. Точечные дефекты вызывают

местное искажение кристаллической решетки.

Линейные дефекты. В результате сдвига на одно

межатомное расстояние одной части решетки отно-

сительно другой вдоль какой-либо плоскости число

рядов атомов в верхней части решетки на один боль-

ше, чем в нижней. В данном случае в верхней части

решетки появилась как бы лишняя атомная плоскость

(экстраплоскость). Край экстраплоскости, перпен-

дикулярный направлению сдвига, называется краевой,

или линейной, дислокацией. Кристалличес-

кая решетка в зоне дислокаций упруго искажена, по-

скольку атомы в этой зоне смещены относительно их

равновесного состояния.

Поверхностные дефекты представляют собой

границы раздела между отдельными кристаллами. На

границе раздела атомы кристалла расположены не

так упорядочено, как в его объеме. Кроме того, по

границам раздела скапливаются дислокации и вакан-

сии, а также концентрируются примеси, что еще

больше нарушает порядок расположения атомов. При

этом сами кристаллы разориентированы, т.е. могут

быть повернуты относительно друг друга на десятки

градусов.

5. Анизотропия кристаллов

Анизотропией называют неодинаковость физичес-

ких свойств среды в разных направлениях. Неодина-

ковостью обладают следующие свойства:

1) прочность; 2) твердость; 3) электрическое со-

противление; 4) тепловое расширение.

Причина анизотропии — различие плотности упа-

ковки атомов или молекул в решетке в различных на-

правлениях.

Аморфные тела изотропны, т.е. имеют одинаковую

плотность атомов в различных направлениях.

Анизотропия свойств важна при использовании мо-

нокристаллов — одиночных кристаллов, частицы

которых расположены единообразно по всему их

объему. Монокристаллы имеют правильную кристал-

лическую огранку (в форме естественных многогран-

ников), анизотропны по механическим, электричес-

ким и другим физическим свойствам. Так, для моно-

кристалла меди предел прочности в изменяется от

120 до 360 МПа в зависимости от направления при-

ложения нагрузки.

Металлы и сплавы, применяемые в технике, обычно

имеют поликристаллическую структуру, т.е. состо-

ят из множества мелких и различно ориентированных

в пространстве кристаллов, не имеющих правильной

кристаллической огранки и называемых кристаллита-

ми (или зернами). В поликристаллах наблюдается

анизотропия. Но вследствие разнообразной, беспо-

рядочной ориентировки кристаллографических плос-

костей в различных зернах поликристалл может иметь

одинаковые или сходные свойства по разным направ-

лениям и не обнаруживать анизотропию. Поэтому

часто рассматривают поликристаллическое тело как

подобное изотропному.