Дефекты кристаллического строения металлов

Изучение строения металлов с помощью рентгеноструктурного анализа и электронного микроскопа позволило установить, что внутреннее кристаллическое строение зерна не является правильным. В кристаллических решетках реальных металлов имеются различные дефекты (несовершенства), которые нарушают связи между атомами и оказывают влияние на свойства металлов. Все дефекты решетки - это нарушения укладки атомов в решетке.

Различают следующие структурные несовершенства:

1. дефект решетки, малый в трех измерениях (b = 3х10^-8 см) – точечный. К данному типу относят вакансию в решетке и внедренный атом в междоузлье.

2. малый в двух измерениях и протяженный в третьем - линейный. К данному типу несовершенства относят дислокации.

Представим себе, что в кристаллической решетке по каким-либо причинам появилась лишняя полуплоскость атомов, так называемая экстра-плоскость В (рис. 11). Край такой плоскости образует линейный дефект А—А, который называется краевой дислокацией. Краевая дислокация может простираться в длину на многие тысячи параметров решетки, может быть прямой, но может и выгибаться в ту или иную сторону. В пределе она может закрутиться в спираль, образуя винтовую дислокацию. Вокруг дислокации возникает зона упругого искажения решетки.

Под воздействием напряжения краевая дислокация А-Абудет передвигаться по плоскости С, пока не достигнет границы зерна (или блока).

Характеристикой дислокационной структуры является плотность дислокации - суммарная длина всех линий дислокации в единице объема.

3. малый лишь в одном измерении - плоский (двумерный, поверхностный). К нему относят границы зерен и блоков, а также дефекты упаковки.

В поликристаллических материалах размер зерен бывает от 1 до 1000 мкм, чаще всего - около 100 мкм. Зерна разориентированы, повернуты одни относительно других до десятков градусов (рис. 43). Границы зерен являются основным дефектом в металлах. На этих границах атомы не имеют правильного расположения. Здесь существует переходная область шириной в несколько атомных диаметров, в которой решетка одного зерна переходит в решетку другого зерна.

Рис. 43. Схема поликристаллического строения металла