Дефекты кристаллического строения металлов

В отличие от идеальных кристаллов реальные металлы содержат дефекты, которые делят на точечные, линейные, поверхностные и объемные.

Точечные дефекты (нульмерные) по размерам сравнимы с межатомными расстояниями. К ним относятся вакансии (свободные от атомов узлы кристаллической решетки являются вакантными), межузельные или дислоцированные атомы (атом находится в межузельном пространстве кристаллической решетки) и примесные атомы. Среди них различают атомы замещения и внедрения (рис. 1.2).

Линейные дефекты (одномерные) имеют измерение в одном направлении на многие тысячи периодов кристаллической решетки, а в двух других направлениях по размерам сравнимы с межатомными расстояниями. Важнейшими видами линейных несовершенств являются краевые (линейные) и винтовые дислокации.

 

а) б) в) г)

Рис. 1.2. Дефекты кристаллического строения: а – вакансия; б ‑ межузельный (внедренный) атом; в ‑ замещенный атом; г ‑ краевая дислокация

 

Образование краевых дислокаций вызвано присутствием в кристаллической решетке неполных кристаллографических плоскостей. Такие полуплоскости, не имеющие продолжения в нижней или верхней частях кристаллической решетки, называются экстраплоскостями. Краевая дислокация представляет собой область упругих искажений, проходящих вдоль края экстраплоскости. Различают положительные и отрицательные дислокации. Положительные дислокации возникают в верхней части кристалла и их обозначают знаком _┴, отрицательные ­ в нижней и их обозначают знаком ^┬.

Поверхностные дефекты (двумерные) имеют измерения в двух направлениях. Они представляют собой упругие искажения кристаллической решетки по границам зерен или их фрагментов (блоков мозаичной структуры). Различают большеугловые и малоугловые границы.

Большеугловые границы представляют собой области в несколько периодов кристаллической решетки, на протяжении которых решетка одной кристаллографической ориентации переходит в решетку другой ориентации. Такое строение имеют межзеренные границы.