Реферат: Реальное строение металлов Дефекты кристаллического строения и их влияние на свойства металлов
а) схема плоскости реального кристалла; б) решетка совершенного кристалла
Вектор Бюргерма позволяет найти силы, требуемые для продвижения дислокации, силы взаимодействия и энергию дислокаций и т.д. В краевой дислокации вектор Бюргерса перпендикулярен к её линии, а у винтовой – параллелен ей.
Дислокации находящиеся в одной плоскости скольжения и имеющие разные знаки (например ┴ и ┬) притягиваются и взаимно уничтожаются (аннигилируют) и наоборот.
Под действием напряжений дислокации двигаются (скользят), что определяет дислокационный механизм пластической деформации.
Дислокации влияют на прочностные пластические свойства металлов; а также и на их физические свойства – увеличивают электросопротивление, скорость диффузии и др.
Скопление примесных атомов внедрения у экстраплоскости дислокации называется облаком (атмосферой) Котрелла, при этом энергия упругих искажений в кристалле понижается.
Важной характеристикой дислокаций является величина плотности дислокации. Под плотностью дислокации понимают суммарную длину дислокации l, приходящуюся на единицу объема V кристалла в см/см3 = см-2 :
В металле имеется большое число дислокаций (106 -1012 см-2 ).
4. Поверхностные или двухмерные дефекты
Эти дефекты малы только в одном измерении. К ним относятся границы зерен, границы блоков, дефекты упаковки, двойниковые границы.
Металлы, используемые в технике, состоят из большого числа кристаллов неправильной формы, называемых зернами или кристаллитами. По границам между зернами металла нарушается правильность строения кристаллической решетки. Обычно зерна повернуты произвольно. Разориентация между соседними зернами составляет от нескольких градусов до десятков градусов (обычно более 50 ) (рис.11). Граница между зернами называется – большеугловой.
Рисунок 11. Схема поликристаллического строения металла
Каждое зерно металла состоит из отдельных блоков, субзерен (рис.12). Разориентировка между соседними субзернами составляет от нескольких секунд до нескольких минут (малоугловые границы). Малоугловые границы имеют дислокационное строение (ряд параллельно краевых дислокаций). В пределах каждого субзерна (блока) решетка почти идеальна.
Рисунок 12. Схема блочной структуры (дислокационное строение малоугловой границы)
Границы между отдельными кристаллитами (зернами) представляют собой переходную область шириной в 5 – 10 атомных размеров, в которой решетка одного кристалла, имеющего определенную кристаллографическую ориентацию, переходит в решетку другого кристалла, имеющего иное кристаллографическое направление. Поэтому на границе зерна атомы имеют менее правильное расположение, чем в объеме зерна (рис. 13).
Рисунок 13. Модель размещения атомов в объеме и на границе зерна
Двойники (границы двойников).
Двойникованием называют симметричную переориентацию областей кристаллической решетки. Решетка внутри двойниковой прослойки является зеркальным отображением решетки в остальной части кристалла (рис. 14)
Рисунок 14. Схема двойника
К поверхностным дефектам относятся также дефекты упаковки. Под ними подразумевают локальные изменения расположения плотно упакованных плоскостей в кристалле (нарушена последовательность упаковки слоев).
Порядок упаковки слоев атомов в решетке обозначается буквами А, В, С.
Порядок укладки для:
ГЦК решетки: АВС АВС АВС …
ГПУ решетки: АВ АВ АВ АВ …
Дефект упаковки: АВС АВС АВ АВ АВС АВС …