Какие дефекты называются точечными?

Точечные дефекты (рис.5) характеризуются малыми размерами во все трех измерениях. Величина их не превышает атомных диаметров. К точечным дефектам относятся: а) свободные места в узлах кристаллической решетки – вакансии (дефекты Шотки); б) атомы, сместившиеся из узлов кристаллической решетки в межузельные промежутки, - дислоцированные атомы (дефекты Френкеля); в) атомы других элементов, находящихся как в узлах, так и в межузлиях кристаллической решетки, - примесные атомы.

Рис. 5. Точечные дефекты в кристаллической решетке: а – вакансии; б – дислоцированный атом;

В – примесный атом внедрения

Точечные дефекты образуются в процессе кристаллизации под воздействием тепловых, механических, электрических воздействий, а также при облучении нейтронами, электронами, рентгеновскими лучами.

Вакансии и дислоцированные атомы могут появиться вследствие тепловых движений атомов.

Точечные дефекты не закреплены в определенных объемах металла, они непрерывно перемещаются в кристаллической решетке в результате диффузии.

Присутствие вакансий объясняет возможность диффузии – перемещения атомов на расстояния, превышающие средние межатомные расстояния для данного металла. Перемещения атомов осуществляется путем обмена местами с вакансиями. Различают самодиффузию и гетеродиффузию. В первом случае перемещение атомов не изменяет их концентрации в отдельных объемах, во втором – сопровождается изменением концентрации.

Какие дефекты называются линейными?

Линейные дефекты характеризуются малыми размерами в двух измерениях, но имеют значительную протяженность в третьем измерении. Наиболее важный вид линейных дефектов – дислокации (лат. Dislocation – смещение).

На рис.6 приведена схема участка кристаллической решетки с одной «лишней» атомной полуплоскостью, т.е. краевой дислокацией.

 

Рис. 6. Краевая дислокация.

Линейная атомная полуплоскость PQQ’P’ называется экстраплоскостью, а нижний край экстраплоскости – линией дислокации. Если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной и обозначают знаком "┴", а если в нижней - то отрицательной и обозначают знаком “┬”.. Дислокации одного знака отталкиваются, а противоположных – притягиваются. Сближение дислокаций разного

знака приводит к их взаимному уничтожению (аннигиляции). Из приведенной схемы видно, что атомы над краевой дислокацией испытывают сжатие, а нижние атомы – растяжение.

Помимо краевых дислокаций в кристаллах могут образовываться и винтовые дислокации (рис.7). Винтовая дислокация, образованная вращением по часовой стрелке, называется правой, а против часовой стрелки – левой.

Вблизи линии дислокации атомы смещены со своих мест и кристаллическая решетка искажена, что вызывает образование поля напряжений; выше линии дислокации решетка сжата, а ниже – растянута.

 

Рис. 7. Винтовая дислокация.

 

Энергия искажения кристаллической решетки характеризуется с помощью вектора Бюргерса. Этот вектор может быть получен, если, переходя от узла к узлу, обвести замкнутый контур в реальном кристалле, заключив дислокацию внутрь контура (рис.8). Участок ВС будет состоять из шести отрезков, а участок DA из пяти. Разница ВС – DA = b, где b есть величина вектора Бюргерса.

Рис. 8. Схема определения вектора Бюргерса для краевой дислокации: