Точечные дефекты

Дефекты строения кристаллических тел

Идеальная кристаллическая решетка представляет собой много­кратное повторение элементарных кристаллических ячеек. Для реального металла характерно наличие большого количества дефектов строения, нарушающих периодичность расположения атомов в кристаллической решетке. Эти дефекты оказывают суще­ственное влияние на свойства материала.

Различают три типа дефектов кристаллического строения: точечные, линейные и поверхностные.

Точечные дефекты (рис. 4) характеризуются малыми размерами во всех трех измерениях. Величина их не превышает нескольких атомных диаметров. К точечным дефектам относятся: а) свобод­ные места в узлах кристаллической решетки – вакансии; б) ато­мы, сместившиеся из узлов кристаллической решетки в междуузельные промежутки – дислоцированные атомы; в, г) атомы других элементов, находящиеся как в узлах, так и в междуузлиях кристаллической решетки, – примесные атомы.

Вакансии и дислоцированные атомы могут появляться вслед­ствие тепловых движений атомов при любой температуре. При комнатной температуре концентрация вакансий и дислоцирован­ных атомов сравнительно невелика, но резко повышается при нагреве, особенно вблизи температуры плавления. Точечные дефекты не закреплены в определенных объемах металла, они непрерывно перемещаются в кристаллической решетке в резуль­тате диффузии.

Прямым доказательством образо­вания вакансий в кристаллической решетке может служить эксперимент с нагревомдвух одинаковых образцов алюминия до температуры, на нес­колько градусов меньшей его тем­пературы плавления. Если охлаж­дение этих образцов провести с раз­ной скоростью, то при комнатной температуре объем быстро охлажден­ного (закаленного) образца будет на 0,2 % больше, чем объем медленно охлажденного (отожженного) образ­ца. Объясняется это тем, что при температуре, близкой к температуре плавления, благодаря диффузии части атомов к поверхности в металле образуется большое число ва­кансий. В случае медленного охлаждения большинство атомов успе­вает вернуться в исходное положение, при быстром охлаждении не успевает. Эти вакансии остаются в структуре закаленного образца. Если же закаленный образец вновь нагреть и медленно охладить, разница между объемами образцов исчезает.

Точечные дефекты производят локальное изменение межатом­ных расстояний, тем самым искажая кристаллическую решетку. При этом увеличивается сопротивление решетки дальнейшему смещению атомов, что способствует некоторому упрочнению кри­сталлов и повышает их электросопротивление.

Дата добавления: 2014-01-07