Дефекты кристаллических решеток металлов

Структура реальных кристаллов, металлов и сплавов имеет много дефектов строения, которые сильно влияют на св-ва металлов. Их особенно много в сплавах. Эти дефекты бывают точечные, линейные и поверхностные. Точечные характерны для элементарных кристаллических решеток и малы во всех измерениях, их размеры не превышают нескольких диаметров, получаются в результате пластической деформации и загрязнения сплавов примесями. Встречаются в виде дислокации (смещенный атом) и в виде чужого (примесного) атома. Точечные дефекты вызывают искажение кристаллические решетки, создают в ней внутренние напряжения, что способствует повышению прочности и кристаллическому сопротивлению металла.

Рис. Точечные дефекты:

 1 - примесный атом внедрения;

 2 – атом замещения;

 3 - вакансия (3);

 4 - дислоцированный атом основного металла

Линейные дефекты имеют малые размеры в 2-х измерениях решетки и большую протяженность в 3 измерении. К таким дефектам можно отнести дислокацию (ряд вакансий), ряд межузельных атомов. Такие дефекты имеют большую протяженность и захватывают значительную область дефектов кристалла. В кристаллах наблюдается большое количество дефектов, образуются они на стадии кристаллизации металлов.

Рис. Краевая и винтовая дислокации

 

Основной силовой и энергетической характеристикой дислокаций является вектор Бюргерса, представляющий собой вектор трансляции (величина и направление) атомов при движении дислокации.

Основные различия между краевыми и винтовыми дислокациями:

-у краевой дислокации вектор Бюргерса направлен перпендикулярно к линии дислокации, а у винтовой – вдоль нее;

-краевая дислокация перемещается в направлении вектора Бюргерса, а винтовая–перпендикулярно ему;

-краевая дислокация имеет определенную плоскость скольжения, а винтовая дислокация такой плоскости не имеет и при движении она легко может перейти из одной плоскости в другую, что называется поперечным скольжением, которое может быть одинарным или двойным.

Вектор Бюргерса является инвариантом (константой) дислокации, какая бы ни была у нее конфигурация.

Дислокации могут быть положительными и отрицательными: у краевых – когда экстраплоскость расположена над или под дислокацией; у винтовых – когда они правые или левые.

Разноименные дислокации могут взаимно уничтожаться (аннигилировать). При движении дислокации могут взаимно пересекаться, образуя пороги, тормозящие их движение, что вызывает упрочнение металла.