Дефекты кристаллов

Дефекты кристаллов

• Дефекты кристаллов Структура реальных кристаллов отличается от идеальной. Так как реальные кристаллы всегда содержат дефекты, то нет абсолютно правильного расположения атомов во всей области Кристалла. Дефекты кристаллов делятся на точечные, линейные, поверхностные и объемные. Размер точечного дефекта близок к расстоянию между atoms. In в случае линейного дефекта длина на несколько порядков больше ширины. Вверх.

Толщина дефекта невелика, ширина и длина более чем на несколько порядков. Объемные дефекты (поры, трещины) критичны во всех 3 направлениях. Точечные дефекты. К простейшим точечным дефектам относятся вакансии, интерстиции основного материала и инородные интерстиции (рис.1.19). Задание-это пустой узел кристалла lattice. An интерстициальный

атом-это атом, который перемещается из узла в положение между узлами. Людмила Фирмаль

Пустой Атом и интерстициальный атом появляются в кристалле при температурах выше абсолютного нуля из-за тепловой вибрации атома. Каждая температура соответствует равновесной концентрации вакансий и интерстициалов. Например, если температура 20-25°C, то медь 10″ на 13.%Вакансий, причем вблизи точки плавления, уже на уровне 0,01.%(1 вакансия на 104 атома). Пересыщение точечными дефектами достигается быстрым охлаждением, пластической деформацией и нейтронным облучением после высокой температуры heating. In в последнем случае концентрация вакансий и интерстициальных атомов одинакова.

Атомы, выбитые из участка решетки, становятся интерстициальными атомами, а освобожденный участок становится вакансиями. Со временем избыточные вакансии, превышающие равновесные концентрации, разрушаются кристаллами, порами, границами зерен и другими свободными поверхностями СУРЬМА^® Объятий. Здесь. 6.） один.） Среднеквадратический. 1.19.Точечные дефекты в кристаллической решетке： O-пакапенил; B-интрузивный Атом: c ■ примесный интрузивный атом Тихий дефект решетки. Место, где нет вакансии, называется стоком вакансий. Сокращение вакансий объясняется мобильностью и непрерывным движением в рамках lattice. An атом, примыкающий к пустому пространству, может уйти туда, заняв свое место и оставив свой собственный узел свободным! Другой атом.

• Рисунок 1.20.Красная (А)и спиральная (б) схемы сдвига Чем выше температура, тем выше концентрация вакансий и тем чаще они перемещаются из узла в узел. node. Jobs являются наиболее важным типом точечного дефекта. Ускорьте все процессы связанные с атомным смещением, как диффузия, спекать порошка, etc. В ионных и ковалентных кристаллах вакансии и другие точечные дефекты являются электрически активными и приводят как к донорам, так и к акцепторам. Благодаря этому возникает определенный тип проводимости в кристаллах predominates. In ионные кристаллы, электрическая нейтральность кристалла поддерживается за счет образования пары точечных дефектов.

Вакансии — это ионы с противоположным знаком заряда. Искажает все виды точечных дефектов! Кристаллическая решетка, и в некоторой степени, влияет на физическое properties. In технически чистые металлы, точечные дефекты повышают электрическое сопротивление и мало влияют на механические свойства. Только когда облученный металл имеет высокую концентрацию дефектов, пластичность снижается, а другие свойства существенно изменяются. Линейный разлом. Самые важные типы Линейные дефекты-винтовые дислокации (рис. 1.20, 1.21). Поперечное сечение

краевых дислокаций представляют собой «лишние» полуплоскости лопаток решетки (рис. 1.20.Ля.) Людмила Фирмаль

Вокруг дислокации решетка упруго искажена. Мера, называемая напряжением, — это крючок, называемый гамбургерами vector. It получается обход идеального замкнутого контура Кристалла(рис. 1.22, л）、 Г)6） Рисунок 1.21.Дислокация отожженного сплава Fe + 3%A1： а-изображение дислокации на снимке; (5-фол s. X 4ghih1 смещение положения Переходите от узла к узлу, затем повторите тот же путь с фактическим кристаллом и заключите

дислокацию в contour. As как видно из рисунка 1.22.6 собственно кристалла, получается, что цепь замкнута Тим. Вектор, необходимый для закрытия цикла, называется вектором гамбургеров. Для краевой дислокации вектор Бергера равен атомному расстоянию и перпендикулярен дислокации line. In в случае винтовой дислокации она параллельна.

Плотность дислокаций — это общая длина всех дислокационных линий на единицу volume. In в полупроводниковом кристалле Еж равен I04-I05 см2, а в отожженном металле-10-10е см-2.За счет холодной пластической деформации плотность дислокаций увеличивается до 10 ″ −10 ″ см-2.Если увеличить плотность до 10 * 2 см2 и более, то она быстро растрескается и разрушит металл.

Дислокации возникают в процессе кристаллизации, и их большая плотность существенно влияет на свойства материала. Дислокации, наряду с другими дефектами, участвуют в фазовом превращении, перекристаллизации и служат готовым центром при осаждении Фазы 2 из твердого раствора. Вдоль дислокации скорость диффузии

на несколько порядков выше, чем у бездефектной кристаллической решетки. Дислокация действует как место концентрации Примесных атомов, в особенности примесей. Это должно уменьшить искажение решетки. Примесные атомы образуют зону, так называемую Котрельскую атмосферу, где концентрация вокруг дислокации increased. It предотвращает движение дислокаций и укрепляет металл. Рис. 1.24.Структурная схема границ большого угла (а)и малого угла (6) Влияние дислокаций на прочность кристаллов особенно

велико. Для подвижной дислокации экспериментально определенный предел текучести металла составляет 1000/1 от теоретического значения. При значительном увеличении плотности дислокаций и снижении их подвижности они обладают в несколько раз большей прочностью по сравнению с состоянием отжига. Интенсивность бездефектной области (включая длинный и тонкий»ус», полученный кристаллизацией из паровой фазы) приближается к теории (рис.1.23). Плотность дислокаций Рис. 1.23.Зависимость предела текучести от плотности дефектов： это… илеа. Т1.kryastad имя.？Бета-дефекты; 2-no> — Гриста. тлм » мы

» имеет дефект. 3-отожженный металл; 4-металл с повышенной плотностью дефектов после обработки В полупроводниках дислокации влияют на электричество и другие 6.） Уменьшение материалов, электрического сопротивления, сокращение срока службы носителей. Величина дислокации увеличивается, особенно в микроэлектронике, где используются тонкопленочные кристаллы, а дислокация иглы играет роль тонкого проводящего канала, по которому легко перемещаются атомы примеси. Поверхностные дефекты. Наиболее важными дефектами поверхности являются: высокие и малые угловые лучи, дефекты укладки и двойные границы.

В промышленности используются как поликристаллические, так и монокристаллические материалы. Сплав Polycrist al-lichskskit содержит большое количество мелких grains. In у соседних зерен ориентация решетки разная(рис. 124), а ipaintna между зернами представляет собой переходный слой шириной от 1 до 5 nm. In при этом нарушается правильное расположение атомов, происходит накопление дислокаций, увеличивается концентрация примесей. С соответствующей кристаллической ориентации соседних частиц образует угол в несколько десятков градусов, частицы между ними называются угла(рис. 1.24, д).Каждое зерно состоит из субъединиц или

блоков. В субграней Кристалл на правильную структуру. Границ субграней стены дислокации, которая делит зерно в отдельных субзерен или блоков(рис. 1.24.6).Угол взаимной дезориентации между соседними подзернами невелик (не более 5°), и поэтому такие границы называются small-angled. At на границе малых углов также накапливаются примеси. Дефекты укладки являются частью атомной плоскости, окруженной дислокациями, где нарушается нормальный порядок чередования атомных слоев. Например, в сплаве, содержащем решетки fcc, плотно упакованный слой ABCABSLV чередуется…、 И проходя через дефект упаковки, слой ABCABC … Чередующиеся слои ACCF… они чередуются по порядку, что характерно для кристаллов с ГКП gratings. So ошибка укладки похожа

на тонкую пластину с решеткой hcp в сетке fcc. Поверхностные дефекты влияют на механические и физические свойства материала. Особенно важна граница зерен. Предел текучести o связан с гранулярностью d зависимостью o. — o0 + kd » * ’ a, где o0 и k-константы данного материала. Чем мельче частицы, тем выше предел текучести, тем выше вязкость и тем ниже риск хрупкого разрушения. Точно так же, однако, размер subzsrc более чувствителен к механическим свойствам. Диффузия протекает быстро вдоль границ зерен и субкритически (во много раз быстрее, чем через кристалл), особенно при сдвиге. Взаимодействие между дефектами. Переместите их в кристалл и измените концентрацию дефекта. Все это влияет на характеристики и имеет большое практическое значение.

Смотрите также:

Материаловедение — решение задач с примерами

Диффузия в металлах и сплавах	Влияние типа связи на структуру и свойства кристаллов
Жидкие кристаллы	Фазовый состав сплавов