To tylko jedna z 8 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
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, że struktura rzeczywistych
kryształów nie jest doskonała i zawiera pewne wady, wywołujące określone
nieprawidłowości budowy i wpływające na ich własności. Stwierdzono również, że 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,
• defekty liniowe,
• 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
średniego położenia w węźle sieci i zająć pozycję międzywęzłową. Powstaną wówczas
jednocześnie dwa defekty punktowe: wakans i atom wtrącony między węzłowo. Oba
wywołują lokalne zakłócenie budowy sieciowej, gdyż obecność wakansu powoduje większe
od normalnego zbliżenie sąsiednich atomów (rys. 2.15b), natomiast atom wtrącony powoduje
rozsunięcie sąsiednich atomów na odległość większą od normalnej. Opisany defekt nosi
nazwę defektu Frenkla i może powstawać tylko w strukturach metali alkalicznych, w których
odległości między atomami są wystarczająco duże, by atom mógł zająć pozycję
międzywęzłową (rys.
(…)
…
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…
… ekspansję sieci.
Wzajemne oddziaływanie defektów punktowych, przy większym ich stężeniu
Defektami liniowymi nazywa się zakłócenia budowy krystalicznej, które w jednym
kierunku mają wymiar kilku odległości atomowych, a w drugim — całego ziarna lub znacznej
jego części. Rozróżnia się dwa zasadnicze rodzaje defektów liniowych: dyslokację
krawędziową i dyslokację śrubową. Pierwszą odkryli w 1934 i Taylor…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)