1.4.Реальное строение металлических кристаллов

Кристаллы металлов обычно имеют небольшие размеры. Поэтому метал­лическое изделие состоит из очень большого числа кристаллов. Подобное строение называется поликристаллическим. Кристаллы неправильной формы в поликристаллическом агрегате называются зернами, или кристалликами.

Различие отдельных зерен состоит в различной пространственной ориентации и наименьшем расстоянии от данного атома для различных решеток.

1.5.Ориентации кристаллической решетки.

В общем случае ориентация кристал­лической решетки в зерне случайна, с разной степенью вероятности может встретится любая ориентация ее в пространстве.

При очень медленном отводе тепла при кристаллизации, а также с помощью других специальных способов может быть получен кусок металла, представляющий собой один кристалл, называемый монокристалл. Характер и степень нарушения правильности или совершенства кристаллического строе­ния определяют в значительной мере свойства металлов. Поэтому необхо­димо рассмотреть встречающиеся несовершенства кристаллического строения или что-то же самое строение реальных кристаллов.

Одним из видов несовершенств кристаллического строения является наличие незанятых мест в узлах кристаллической решетки, или иначе - вакансии, или атомных дырок (рис.1.3 ). Такой "точечный" дефект решетки играет важную роль при протекании диффузионных процессов в металлах.

Число вакансий при комнатной температуре очень мало по сравнению с общим числом атомов (примерно 1 вакансия на 10¹⁸ атомов), несильно увеличивается с повышением температуры, особенно вблизи температуры плавления (1 вакансия на 10⁴ атомов).

Другим важнейшим видом несовершенства кристаллического строения являются так называемые дислокации (рис.1.4 ). Представим себе, что в Кристаллической решетке по каким-либо причинам появилась лишняя полуп­лоскость атомов, так называемая экстраплоскость. Край такой плоскости образует линейный дефект (несовершенство) решетки, который называется краевой дислокацией. Краевая дислокация может простираться в длину на многие тысячи параметров решетки, может быть прямой, но может и выги­баться в ту или иную сторону. В пределе она может закрутиться в спи­раль, образуя винтовую дислокацию. Вокруг дислокации возникает зона упругого искажения решетки. Расстояние от центра, дефекта до места ре­шетки без искажения принимают равным ширине дислокации, она невелика и равна нескольким атомным расстояниям.

Таким образом , правильность кристаллического строения нарушается двумя видами дефектов - точечными (вакансии) и линейными (дислокациями). Вакансии непрерывно перемещаются в решетке, когда соседствующий в ней атом переходит в "дырку", оставляя пустым свое старое место. Повы­шение температуры, тепловой подвижности атомов увеличивает число таких актов и увеличивает число вакансий.

Линейные дефекты не двигаются самопроизвольно и хаотически, как вакансии. Однако достаточно небольшого напряжения, чтобы дислокация начала двигаться, образуя плоскость, а в разрезе - линию скольжения С.

Свойства отдельно взятого кристалла (монокристалла) по данному направлению отличаются от свойств в другом направлении и, естественно, зависят от того, сколько атомов встречается в этом направление. Разли­чие свойств в зависимости от направления испытания носит название ани­зотропии. Все кристаллы анизотропы. Анизотропия - особенность любого кристалла, характерная для кристаллического строения.