Дефекты кристаллического строения металлов

Дефекты - это несовершенства кристаллического строения (рис.2).

Точечные дефекты, сопоставимы с размерами атомов:

вакансии – отсутствующие атомы в узлах кристаллической решетки;

межузельные атомы – собственные атомы между узлами;

атомы внедрения и замещения – примесные атомы.

Рис. 2. Точечные дефекты в кристаллической решетке.

Линейные дефекты – дислокации (рис. 3):

краевая дислокация – граница неполной атомной плоскости, перпендикулярная вектору сдвига в кристаллической решетке;

винтовая дислокация – линия, параллельная вектору сдвига, вокруг которой атомные плоскости образуют винтовую поверхность.

Плотность дислокаций r, см-2 – суммарная протяженность дислокаций в 1 см3 кристалла.

a) б)

Рис. 3. Схематические изображения краевой (а) и винтовой (б) дислокаций

τ – векторы сдвига; ас – линии дислокаций.

 

Поверхностные дефекты. К ним относятся:

границы зерен – поверхности раздела между отдельными зернами в поликристалле;

дефекты упаковки – нарушения чередования атомных плоскостей.

Объемные дефекты: поры, трещины, частицы вторичных фаз, и т.д.

Дефекты искажают кристаллическую решетку и влияют на свойства металлов (рис 4). Увеличение плотности дислокаций в технических металлах (участок 4) приводит к повышению прочности металлов. Высокую прочность имеют кристаллы с бездефектной структурой - «усы» (участок 2).

Рис. 4. Зависимость прочности металла от плотности дислокаций: 1 – теоретическая прочность; 2 – бездефектные кристаллы «усы»; 3 – не упрочненные металлы; 4 – сплавы, упрочненные наклепом, термической или термомеханической обработкой.