Дефекты кристаллического строения металлов

Дефекты кристаллического строения металлов. Существующие в природе кристаллы, получившие название «реальных», не обладают совершенной атомно-кристаллической структурой. Структура реальных кристаллов металлов, как правило, отличается от идеальных. Любые отклонения от правильного геометрического строения называют дефектами. Все они оказывают существенное влияние на свойства металлов.

Дефекты кристаллического строения с учетом их пространственного измерения подразделяют на точечные, линейные, поверхностные и объемные.

Точечные (нульмерные) дефекты характеризуются малыми, не превышающие нескольких атомных диаметров, размерами во всех трех измерениях. Они вызывают искажения кристаллической решетки на расстояниях, соизмеримых с расстояниями между соседними атомами в кристалле. К точечным дефектам относят: вакансии (свободные места в узлах кристаллической решетки, т.е. узел кристаллической решетки, в котором отсутствует атом или ион); дислоцированные атомы (атомы, сместившиеся из узлов кристаллической решетки в межузельные промежутки); примесные атомы (атомы других элементов, находящиеся как в узлах, так и в междууз- лиях кристаллической решетки).

Образуются точечные дефекты в процессе кристаллизации металла под воздействием тепловых, механических, электрических нагрузок, при облучении электронами, нейтронами и рентгеновскими лучами. Точечные дефекты вызывают местное искажение кристаллической решетки, что приводит к изменению свойств материала.

Линейные (одномерные) дефекты представляют собой нарушения правильного чередования атомных плоскостей в кристаллической решетке. Они имеют малые размеры в двух измерениях и значительную протяженность в третьем. Наиболее характерными видами линейных дефектов являются дислокации (от фр. dislocation - смещение, перемещение) - краевые, винтовые и длинные цепочки точечных дефектов, которые возникают как при кристаллизации металлов, так и в ходе пластической деформации и фазовых превращений.

Поверхностные (двухмерные) представляют собой поверхности раздела между отдельными зернами или их блоками, поскольку на границах зерен расположение атомов менее правильное, чем в зерне. Это дефекты упаковки (нарушения в чередовании плотноупакованных плоскостей), границы зерен, субзерен, двойниковые границы (переходные зоны между кристаллитами или субзернами с различной ориентацией кристаллографических плоскостей). Такие дефекты имеют малую толщину и значительные размеры в двух других измерениях.

Объемные (трехмерные) или макродефекты имеют сравнительно большие размеры во всех трех измерениях. К ним относятся скопления точечных дефектов типа пустот, пор, трещин, инородные включения, смещения атомов из-за разной ориентации граничащих объемов кристалла.

Дефекты сохраняют подвижность, способны перемещаться в кристаллической решетке и при сближении взаимодействуют между собой. Для получения металлов высокого качества необходимо свести все дефекты к минимуму. Этого можно добиться путем специальных способов обработки металлов (например, термической обработкой и др.).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >