Металдардың кристалдық құрылысының ақаулары

ЛЕКЦИЯ 2

1.3 Металдардың кристалдық құрылысының ақаулары

Нақты кристалда әрқашан құрылысының ақаулары болады. Кристалдық құрылыс ақаулары геометриялық сипаттары бойынша нүктелік, сызықтық және беттік болып бөлінеді.

Нүктелік ақаулар.Бұл ақаулар барлықөлшемдерінде аз (6-шы сурет), олардың шамасы бірнеше атомдық диаметрден аспайды. Олар вакансиялар немесе тесіктер (Шотки ақаулары), яғни атомдар жоқ тор түйіндері. Вауаенсиялар көбінесе атомдардың тор түйінднрінен бетіне (түйіршік шекарасына, бос орындарға, жарықшаларға) өткенде немесе металл бетінен толық буланып кеткенде түзіледі, сирек түйінаралық кеңістікке өткенде.

6-шы сурет. Кристалдық тордағы нүктелік ақаулар.

Температура көтерілгенде вакансиялардың концентрациясы артады. Балқу температурасына жақын шамада олардың концентрациясы кристаодағы атомдардың санының 1% жетуі мүмкін.

Вакансиялар пластикалық деформацияның және металды атомдармен немесе жоғарыэнергиялы түйіршіктермен атқылағанда түзіледі.

Түйінаралық атомдар (Френкель ақаулары). Бұл ақаулар атомдардың тор түйіндерінен түйінаралықтарына өткенде түзіледі. Кеткен атомның орнында тор түйінінде вакансия түзіледі.

Шотки және Френкельдің нүктелік ақаулары металдың кейбір қасиеттеріне (электрөткізгіштік, магниттік қасиеттері т.б.) әсер етеді жән металдар мен қорытпалардағы диффузиялық процестерді айқындайды.

Сызықтық ақаулар.Сызықтық ақаулардың екі бағытта өлшемдері аз, ал үшінші бағытта ұзын. Оларды дислокациялар деп атайды.

Шеттік дислокация (9-шы сурет) кристалдық тордың локальды бұрмалануы, онда «артық» атомдық жазықтық немесе экстражазықтық бар.

Кристалда дислокациялардың түзілуінің қарапайым және көрнекті әдісі – жылжыту (9 а, сурет). Шеттік дислокация сызығы жылжыту векторына перпендикуляр.

Егер экстражазықтық кристалдың жоғарғы жағында болса, оны оң деп атайды да, ┴ белгілеіді, егер төменгі жағында болса – теріс деп ┬ белгілейді.

Бұрандалы дислокацияның шеттік дислокациядан айырмашылығы жылжыту бағытына папраллель орналасады (10-шы суретте АD сызығы) Бұрандалы дислокация болған жағдайда кристалды бір атомдық жазықтықтан тұратын және бұрандалық бетте бұралған деп қарауға болады.

10-шы сурет. Бұрандалы дислокация

Дислокациялар кристалдық тордың бұрмалануына әкелетін серіппелі кернеулік өрістерімен қоршалған. Шеттік дислокацияда экстражазықтықтан жоғары атомаралық қашықтық қалыпты жағдайдағыдан кем, ал шеттен төмен – артық.

Кез-келген дислокацияның маңызды сипаттамаларының бірі кристалдық торды бұрмаландыру энергиясы. Кристалдық тордың бұрмалану дәрежесін бағалау үшін дұрыс кристалды дислокациясы бар кристалмен салыстыру қажет. Бұрмаланудың өлшемі Бюргерс векторы.

Шеттік дислокацияның Бюргерс векторын анықтау үшін дислокация айналасында АВСДЕ контурын таңдаймыз (11-ші сурет). А нүктесінен бастап сағат тілінің жүрісіне қарсы бағытта төменнен жоғары алты атомаралық қашықтықтаконтур жүргіземіз: АВ, ВС, СД және ДЕ. Контур ДА учаскесінде тұйықталады, онда бес кесінді бар. Дислокациясы жоқ кристалда бұл учаскеде алдағылар сияқт ы алты кескін болған.

Б ө р г е р с в е к т о ры идеалды тор жазықтығындағы (11,б сурет) және нақты торда дислокация центрінің айналасында (11,а сурет) периметрлердің айырмасын (А^'В^'С'D' – ABCD) көрсетеді, ол сырғанау кезінде жылжудың мөлшері мен бағытын көрсетеді.

Шеттік дислокацияда Бюргерс векторы оның сызығына перпендикуляр, ал бұрандалыда – оған параллель.

Дислокациялардың маңызды сипаттамаларының бірі олардың тығыздығы. Ол кристалдың көлемінің V бірлік бөлігіне (см³) келетін дислокациялардың қосынды ұзындығы (см). Сонымен дислокация тығыздығының өлшемі (см^-2). .

Беттік ақаулар. Бұл ақаулар тек бір өлшемде аз. Олар поликроисталдық металда жеке түйіршіктердің немесе блоктардың арасындағы бөлу беттері.

Металдың әр түйіршігі жеке блоктардан немесе субтүйіршіктен тұрады, олар мозаикалық немесе суб құрылым түзеді. Металдың түйіршіктері өзара градустың бірнеше бөліктерінен (аз бұрышты шекаралар) бірнеше градустқа дейін (үлкенбұрышты шекаралар) бір-бірінен бұрылады.

Жеке кристаллиттердің (түйіршіктердің) арасындағы шекара ауыспалы аймақты құрайды, оның ені 5-10 атомаралық қашықтық, онда белгілі кристаллографиялық бағытталған кристалл торы басқа кристаллографиялық т орға ауысады. Сондықтан түйіршік шекарасында атомдардың түйіршік көлеміне қарағанда орналасу реті дұрыс емес (12-ші сурет).

12-ші сурет Шекара құрылысының сұлбасы:

а – түйіршіктің үлкенбұрышты шекарасы; б – субтүйіршіктің кішібұрышты шекарасы.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒