4.1.2. Образование точечных дефектов

Теперь рассмотрим причины, вызывающие образование дефектов.

Температура. Даже в идеальном при O ºК кристалле с повышением температуры возникают дефекты. Это происходит потому, что повышение температуры способствует перемещению атомов или ионов в промежуточные положения, а также взаимному замещению ионами друг друга в подрешетках кристалла.

Равновесная концентрация вакансий в кристалле растет с повышением температуры по экспоненциальному закону. Подвергая кристалл закалке, т. е. фиксируя при низкой температуре его высокотемпературное состояние, можно создать избыточную концентрацию вакансий в кристалле. Именно из-за этого можно резко изменить механические свойства материала путем закалки. При сильно неравновесных условиях возможно пересыщение кристалла вакансиями, тогда они объединяются и образуют поры, перерастающие иногда в «отрицательные» кристаллы.

Примеси. (примесные дефекты) В узлах решетки часть основных ионов заменена ионами примеси – твердые растворы замещения, или ионы примеси находятся в промежуточных положениях решетки – твердые растворы внедрения. Следовательно наличие тех или иных дефектов в реальных кристаллах определяется условиями их образования. Искажая кристаллическую решетку все виды точечных дефектов влияют на физические свойства (уменьшается пластичность и электропроводность и т.д)

4.2. Линейные деффекты (дислокации)

Линейные дефекты—одномерные, т. е. протяженные в одном измерении: нарушения периодичности в одном измерении простираются на расстояния, сравнимые с размером кристалла, а в двух других измерениях не превышают нескольких параметров решетки.

У линейных дефектов – длина на несколько порядков больше ширины (это так называемые краевые и винтовые дислокация), возникает при пластических деформациях.

К нестабильным линейным дефектам кристалла относятся цепочки точечных дефектов — вакансий или междоузельных атомов; длительно существовать они не могут.

Устойчивыми, стабильными в кристалле являются дислокации.

Априорное представление о дислокациях впервые использовано в 1934 году Орованом и Тейлером при исследовании пластической деформации кристаллических материалов, для объяснения большой разницы между практической и теоретической прочностью металла.

Дислокация – это дефекты кристаллического строения, представляющие собой линии, вдоль и вблизи которых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей.

 Как отмечено выше, пластическая деформация в кристалле происходит вдоль определенных плоскостей, в определенных направлениях. Распространяется она не мгновенно, а постепенно, т. е. в процессе пластической деформации в каждый момент в кристалле можно обнаружить движущуюся границу между областью, в которой уже прошла пластическая деформация (пластический сдвиг), и областью, где де формации еще нет. Эта граница и есть линия дислокации. Концы этой линии выходят на поверхность кристалла или же она образует внутри кристалла замкнутую дислокационную петлю. В зависимости от того, как расположены участки этой линии по отношению к вектору сдвига, различают краевые и винтовые дислокации.