Материаловедение Дефекты кристаллической решетки
Особенностью строения реальных металлических материалов является наличие искажений и дефектов кристаллического строения, вызванное действием температурных, электромагнитных и иных полей, а также механическими напряжениями. Наибольшее число дефектов возникает при первичной кристаллизации расплава или при пластической деформации твердого тела. Дефекты кристаллической решетки разделяют на: точечные (нульмерные), линейные (одномерные), поверхностные (двумерные), объемные (трехмерные).
Точечные дефекты Собственные Примесные Сv=exp(‑Eвак/k. T) - равновесная концентрация вакансий, где Евак - энергия образования вакансий. Т~20 о. C – Сv ~ 10 -20 T ~ Tпл. Сv ~ 10 -4
Еm - энергия активации миграции вакансий. Поле напряжений, которое создает вакансия в кристалле является близкодействующим. Поэтому взаи- модействие между вакансиями на больших расстояниях отсутствует. Вакансии образуются: - в результате флуктуации энергии при тепловом движении атомов; - при пластической деформации; - при ядерном облучении металлов и других процессах
Линейные дефекты Одновременное смещение всех атомов одного слоя по отношению к атомам соседнего слоя требует напряжения, равного = G/2 или G/6 (теоретическая прочность) Дислокацией называется линейное несовершенство, являющееся границей зоны сдвига внутри кристалла. Эта граница отделяет ту часть плоскости скольжения, где сдвиг прошел, от той части, где он еще не начинался. Различают краевые, винтовые и смешанные дислокации.
Контуром Бюргерса называется замкнутый контур произвольной формы, построенный в реальном кристалле путем последовательного обхода дефектов от атома к атому в совершенной области кристалла. Вектор Бюргерса является мерой искаженности решетки в несовершенном кристалле, которая вызвана дислокацией. Вектор Бюргерса определяет энергию дислокации, действующие на дислокацию силы, величину связанного с дислокацией сдвига, влияет на подвижность дислокации.
Свойства вектора Бюргерса : 1. Перпендикулярен к линии краевой дислокации и параллелен к линии винтовой дислокации. 2. У дефектов недислокационного типа равен нулю. 3. Одинаков вдоль всей линии дислокации. Отсюда следует, что дислокация не может обрываться внутри кристалла. 4. Вектор Бюргерса и линия дислокации однозначно определяют возможную плоскость скольжения. Дислокации в соответствии с вектором Бюргерса делятся на единичные и многократные (большей мощности). Мерой "количества дислокаций" служит суммарная длина линий дислокаций в единице объема материала - плотность дислокаций [см-2]. При перемещении в кристалле точечные дефекты скапливаются около линии дислокации. Скопление примесных атомов внедрения у линии дислокации называется облаком (атмосферой) Коттрелла.
Поверхностные дефекты. Границами зерен и субзерен называют поверхность, по обе стороны от которой кристаллические решетки различаются пространственной ориентацией. Взаимная ориентация соседних зерен характеризуется общим для обоих зерен кристаллографическим направлением [uvw] и углом разориентации вокруг него, который приводит к параллельности решеток соседних зерен. Границы с разориентацией соседних зерен менее ~10 о относят к малоугловым, а с большей разориентацией - к высокоугловым (большеугловым). Малоугловые границы образуются системами дислокаций и подразделяются на границы кручения и наклона. Если в материале наблюдается нарушение порядка укладки, то такой дефект называется дефектом упаковки. Из-за разности строения дефекта упаковки и зерна, концентрация растворенных примесей будет различной. Область с таким изменением состава называется атмосферой Сузуки.
Переход в начало
Краевая дислокация Винтовая дислокация Смешанная дислокация, состоит из участков краевых и винтовых дислокаций.
Граница наклона Граница кручения θ – угол разориентации
Дефект упаковки вычитания в Дефект упаковки внедрения в ГЦК решетке Дефект упаковки внедрения в ГП решетке
Скачать презентацию Материаловедение Дефекты кристаллической решетки Особенностью строения
02_Материаловедение-Дефекты.ppt