Defekty struktur

 19 
JW 
 2. 4. Defekty struktur krystalicznych 
Jak już powiedziano wyżej, siły międzyatomowe warunkujące spójność metalu są siłami 
przyciągania i odpychania. Trwałe rozłączenie atomów, czyli wywołanie złomu metalu jest uwarunkowane działaniem siły rozciągającej większej od maksymalnej wypadkowej sił między atomowych. 
Wartość tej siły i krytyczną odległość odpowiadającą granicznemu odkształceniu 
sprężystemu można wyliczyć zarówno dla dwóch wyodrębnionych atomów, jak i całego kryształu, przy założeniu doskonałej jego budowy sieciowej. W tym drugim przypadku teoretyczne naprężenie rozciągające potrzebne do pokonania sił spójności wynosi ok. 100 000 MPa, a graniczne odkształcenie sprężyste — ok. 10%. 
Jak jednak stwierdzono doświadczalnie, rzeczywiste wartości zarówno naprężeń 
rozrywających, jak i odkształceń sprężystych, są 100-1000 razy mniejsze od teoretycznych. Ta rozbieżność między obliczeniami teoretycznymi a wynikami pomiarów wielu własności metali nasunęła wniosek, potwierdzony następnie doświadczalnie, Å¼e struktura rzeczywistych kryształów nie jest doskonała i zawiera pewne wady, wywołujące określone nieprawidłowości budowy i wpływające na ich własności. Stwierdzono również, Å¼e niektóre własności metali (np. gęstość, ciepło właściwe, współczynnik rozszerzalności cieplnej) nie są wrażliwe na strukturę i nie zmieniają się ani na skutek nieprawidłowej struktury sieciowej pojedynczego kryształu, ani na skutek obecności w nim domieszek obcych atomów, a w przypadku budowy wielokrystalicznej nie zależą od wielkości ziarn. 
Większość jednak własności metali, a przede wszystkim wytrzymałość i plastyczność, 
odporność na korozję, przewodność elektryczna i przenikalność magnetyczna, wyraźnie zależy od struktury. Wpływają na nie zarówno wszelkie nieprawidłowości struktury sieciowej, jak i wielkość ziarn rozłożenie ich granic. 
Nieprawidłowości struktury sieciowej spotykane w rzeczywistych strukturach 
krystalicznych można podzielić na trzy grupy:  
•  defekty punktowe,  â€¢  defekty liniowe, â€¢  defekty złożone. Defektami punktowymi nazywa się zakłócenia budowy krystalicznej umiejscowione 
wokół punktu. Najprostszym defektem tego typu jest brak atomu w węźle sieci przestrzennej, zwany wakansem albo luką. 
Wakanse powstają przede wszystkim wskutek drgań cieplnych sieci, które są tym większe, 
im wyższa jest temperatura. Przy określonej amplitudzie drgań atom może wypaść ze swego 

(…)

… są przez ugrupowania jednoimiennych dyslokacji krawędziowych (rys. 2.23)
towarzyszą im więc naprężenia sprężyste o analogicznym zasięgu, jak w tych dyslokacjach
Odkrycie dyslokacji umożliwiło wyjaśnienie dwojakiego wpływu defektów sieci
krystalicznej na wytrzymałość kryształu .
Z jednej strony defekty sieci krystalicznej osłabiają kryształ, a odkształcenie plastyczne
jest wynikiem przemieszczania się w nim dyslokacji…
… nie
wykazują poślizgów, zrywają się bez widocznego odkształcenia plastycznego. Jednak ich
małe rozmiary (średnica kilku mikrometrów, długość do kilkunastu milimetrów)
uniemożliwiają w obecnej chwili praktyczne wykorzystanie w technice.
Natomiast druga możliwość podwyższenia wytrzymałości metalu, polegająca na
wytworzeniu w nim optymalnej gęstości dyslokacji i innych defektów, jest powszechnie w
praktyce…
… 19
JW
2. 4. Defekty struktur krystalicznych
Jak już powiedziano wyżej, siły międzyatomowe warunkujące spójność metalu są siłami
przyciągania i odpychania. Trwałe rozłączenie atomów, czyli wywołanie złomu metalu jest
uwarunkowane działaniem siły rozciągającej większej od maksymalnej wypadkowej sił
między atomowych.
Wartość tej siły i krytyczną odległość odpowiadającą granicznemu odkształceniu
sprężystemu można wyliczyć zarówno dla dwóch wyodrębnionych atomów, jak i całego
kryształu, przy założeniu doskonałej jego budowy sieciowej. W tym drugim przypadku
teoretyczne naprężenie rozciągające potrzebne do pokonania sił spójności wynosi ok. 100 000
MPa, a graniczne odkształcenie sprężyste — ok. 10%.
Jak jednak stwierdzono doświadczalnie, rzeczywiste wartości zarówno naprężeń
rozrywających…
… są rezultatem dużej liczby zarodków
krystalizacji podczas krzepnięcia. Tworzą się również podczas wygrzewania metalu
uprzednio odkształconego plastycznie (zdrowienie). Wreszcie granice szerokokątowe
sprzężone powstają głównie podczas przemian fazowych w stanie stałym (np. wydzielanie z
przesyconego roztworu stałego), a granice bliźniacze — podczas odkształcenia plastycznego.
Granice ziam nie są jedynymi…
…
Schottky'ego i jest powszechny w kryształach metali – rys. 2.15a. Wakanse powstające w
sieci mogą wędrować wewnątrz kryształu przez zamianę miejsc z węzłami obsadzonymi
atomami. Mogą wywędrować na powierzchni kryształu, co prowadzi do zmniejszenia się
ogólnej liczby wakansów. Mogą wreszcie się łączyć, tworząc tzw. zgrupowania wakansów.
Liczba wakansów w metalu w stanie równowagi termodynamicznej…
… wykorzystywana.
Metod zwiększania liczby defektów sieciowych w metalach i stopach jest wiele. Jedną z
najczęściej stosowanych jest odkształcanie metalu na zimno, czyli jego zgniot, drugą —
tworzenie stopów, czyli tworzyw metalicznych uzyskiwanych najczęściej przez stopienie dwu
lub więcej metali lub metalu z niemetalami. Powstawanie dyslokacji podczas odkształcania na
zimno odkryli niezależnie od siebie uczeni…
... zobacz całą notatkę