Дефекты кристаллических материалов

Дефект - это нарушение идеальной структуры кристалла.

Классификация дефектов (по Ван-Бюрену):

  • ? нульмерные (точечные) дефекты - вакансии, межузельные атомы, примесные атомы, антиструктурные дефекты и т.д.;
  • ? одномерные (линейные) дефекты - цепочки точечных дефектов, дислокации, дисклинации;
  • ?двумерные (поверхностные) дефекты - дефекты упаковки, границы блоков мозаики, двойников, зерен, межфазные границы, поверхность кристалла;
  • ?трехмерные (объемные) дефекты - поры, включения второй фазы.

Точечные дефекты

Вакансия - отсутствие атома (иона, молекулы) в узле решетки.

Межузельный атом - атом, смещенный из своей кристаллографической позиции в межузельную позицию, которая в исходной структуре незанята.

Примесный атом - размещение атома примеси в узле (раствор замещения) или в межузельной позиции (раствор внедрения).

Антиструктурный дефект - нахождение одного из атомов (молекул) кристалла в узлах «чужой» подрешетки.

Собственные точечные дефекты - вакансии и межузельные атомы. Собственные точечные дефекты в кристаллах образуются при обмене кристалла с внешней средой теплом и веществом.

Тепловые точечные дефекты. Обмен кристалла теплом с внешней средой приводит к образованию вакансий и межузельных атомов в результате тепловых флуктуаций. При Т = О К тепловых дефектов нет. Максимальная концентрация тепловых дефектов достигается вблизи температуры плавления кристалла и имеет величину ~10-5 — 10-4.

Дефекты нестехиометрии и дефекты, обусловленные присутствием примесных атомов. Обмен кристалла веществом с внешней средой приводит к изменению химического состава кристалла. Отклонение химического состава от стехиометрического приводит к образованию вакансий и межузельных атомов - дефектов нестехиометрии. Присутствие в кристалле примесных атомов также может вызывать образование вакансий и межузельных атомов.

В ионных соединениях вакансии и межузельные атомы имеют эффективный заряд. Эффективный заряд - заряд дефекта по отношению к заряду структурного элемента бездефектного кристалла на месте которого этот дефект локализован. В идеальном кристалле каждый узел и междоузлие имеют нулевой заряд.

Эффективный заряд вакансии равен по величине и противоположен по знаку заряду покинувшего узел иона.

Эффективный заряд межузельного иона совпадает по знаку и по величине с зарядом вошедшего в междоузлие иона.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >