Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Дефекты кристаллического строения металлов
Представление атомного строения металлов, как кристаллической решетки с ионами в ее узлах, является идеализированным. В реальных металлах и сплавах всегда имеются отклонения от этой идеальной картины и в них присутствуют дефекты кристаллического строения. Дефекты подразделяются на следующие типы: Точечные дефекты. Это атомы примесей других элементов в виде атомов замещения (рис. 2.6,а) или межузельных (или междоузельных)атомов (рис. 2.6,б), а также вакансии, представляющие собой свободные места в узлах кристаллической решетки (рис. 2.6,в). Межузельным атомом может быть и атом металла основы, если он вышел из узла решетки и занял место в междоузлии (используется также термин дислоцированный (синоним слова помещенный атом). Точечные дефекты малы во всех трех измерениях, но приводят к локальному искажению кристаллической решетки (см. рис. 2.6) и, следовательно, влияют на свойства металлов и сплавов (особенно на электропроводность, магнитные свойства). Наличие вакансий способствует процессам диффузии (взаимное проникновение молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого) и протеканию структурных превращений в твердом состоянии. Р и с. 2.6. Виды точечных дефектов кристаллического строения
Линейные дефекты. Основным видом линейных дефектов кристаллического строения являются дислокации (от позднелатинского dislocatio - смещение). Линейные дефекты малы в двух измерениях и могут иметь сколь угодно большую протяженность в третьем. Мысленно надрежем идеальный кристалл и в образовавшуюся щель вставим дополнительную атомную полуплоскость (экстраплоскость) (рис. 2.7,а, б). Конфигурация атомов примет вид рис. 2.7,г. Такой «клин» искажает кристаллическую решетку. Это искажение особенно значительно у края экстраплоскости (рис. 2.7,в). Область несовершенства кристалла вокруг края экстраплоскости называют краевой дислока цией. По сути, краевая дислокация – это линия окончания экстраплоскости в кристаллической решетке. Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной и обозначают , если в нижней – то отрицательной и обозначают . Кроме краевых дислокаций, имеют место дислокации другой геометрии - винтовые дислокации (рис. 2.8). Она получена сдвигом частей надрезанного кристалла относительно друг друга (ближняя часть сдвинута вниз относительно дальней).
а б в г Р и с. 2.7. Краевая дислокация Р и с. 2.8. Винтовая дислокация
Дислокации при приложении небольшого касательного усилия легко перемещаются по плоскостям скольжения (рис. 2.7,а). Экстраплоскость в результате незначительного смещения перейдёт в полную плоскость кристалла, а её функции будет выполнять соседняя плоскость. Схема скольжения краевой и винтовой дислокаций показана на рис. 2.9. Пробег дислокации через весь кристалл приводит к сдвигу одной части кристалла относительно другой. Дислокации оказывают очень сильное влияние на свойства металлов и сплавов, образуются в процессе кристаллизации, пластической деформации и других процессах воздействия на металлические материалы. Особенно велико влияние дислокаций на прочность и пластичность металлов.
Р и с. 2.9. Схемы скольжения дислокаций
Представление, в виде гипотезы, о дислокациях впервые использовано в 1934 году Э. Орованом (физик и металлург, работавший в Венгрии, Великобритании и США) и Д. Тейлером (английский физик) при исследовании пластической деформации кристаллических материалов, для объяснения большой разницы между практической и теоретической прочностью металла. Сегодня благодаря электронномикроскопическим (рис. 2.10), рентгеновским и другим методам исследований получено огромное количество экспериментальных подтверждений реальности существования этих линейных дефектов. Р и с. 2.10. Дислокации в сплаве. Электронная микроскопия× 40000
Важной характеристикой дислокаций является величина плотности дислокаций. Под плотностью дислокаций понимают суммарную длину дислокации ℓ, приходящуюся на единицу объема V кристалла в см/см3 = см-2 (или м/м3 = м2): (2.1) Плотность дислокаций изменяется в широких пределах и зависит от состояния материала. После длительного отжига плотность дислокаций составляет 105 - 107 м-2, в кристаллах с сильно деформированной кристаллической решеткой плотность дислокаций достигает 1015 - 10 16 м -2.
Дефекты поверхностного типа. Поверхностные дефекты имеют малый размерв одном измерении, и протяженны в двух других. К поверхностным дефектам кристаллического строения относятся: границы зёрен и границы субзёрен. Поликристалл содержит огромное число мелких зёрен. Границы зёрен представляют собой переходную область, в которой кристаллическая решётка одного зерна с определённой ориентировкой в пространстве плавно переходит в решётку другого зерна с иной ориентировкой. Граница между зёрнами имеет ширину 1 - 5 нм. На границе нарушена правильность расположения атомов (рис. 2.11) и эта область считается дефектом. Границы зёрен называют большеугловыми, так как разориентировка направлений кристаллической решетки в соседних зёрнах образуют углы, достигающие нескольких десятков градусов. Следует иметь в виду, что рис. 2.11 представляет собой плоское сечение контакта двух зерен. В действительности, зерна представляют собой объемные фигуры, а граница между ними – поверхность. Р и с. 2.11. Нарушения в расположении атомов на границе зерна
После определенных температурных и деформационных воздействиях на металлы и сплавы каждое зерно может состоять из отдельных блоков или субзёрен. Субзерно представляет собой часть кристалла относительно правильного строения, в которой отсутствуют дислокации. Граница между субзёрнами представляет собой стенку дислокаций (рис. 2.12) и является малоугловой, так как разориентировка субзерен не превышает 10 градусов. Р и с. 2.12. Схема субзеренной структуры металла: 1 - граница зерна, 2 - граница субзерна, 3 - субзерна Поверхностные дефекты влияют на механические и физические свойства металлов. Чем мельче зерно, тем выше предел текучести, вязкость и меньше опасность хрупкого разрушения металлов и сплавов.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-11-23; просмотров: 164; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.227.134.232 (0.009 с.) |