DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ

Transkrypt

1 DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ

2 Rodzaje defektów (wad) budowy krystalicznej Punktowe Liniowe Powierzchniowe

3 Defekty punktowe Wakanse: wolne węzły Atomy międzywęzłowe Liczba wad punktowych jest funkcją temperatury.

4 Wakanse (atomy) mogą przemieszczać się w sieci krystalicznej. Zjawisko przemieszczania się atomów we własnej sieci krystalicznej nazywa się samodyfuzją.

5 Defekty liniowe - dyslokacje Główne rodzaje: krawędziowe śrubowe mieszane

6 Dyslokacja krawędziowa krawędź ekstrapłaszczyzny, tj. półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej między rozsuniętymi płaszczyznami kryształu o budowie prawidłowej. W zależności od położenia dodatkowej pólpłaszczyzny, dyslokacje mogą być dodatnie i ujemne T

7

8 Wielkość dyslokacji i wywołane nią odkształcenie charakteryzuje wektor Burgersa b. Dyslokacja krawędziowa ma wektor Burgersa prostopadły do swojej linii.

9 Ruch dyslokacji krawędziowej Poślizg Wspinanie dodatnie i ujemne (zstępowanie)

10

11

12 Dyslokacja krawędziowa defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej Wektor Burgersa równoległy do linii dyslokacji Prawo- i lewoskrętne

13

14

15 Dyslokacje mieszane

16

17 Błędy ułożenia Powstają wskutek: kondensacji wakansów, zaburzonego wzrostu kryształu, odkształcenia plastycznego Mogą być: zewnętrzne i wewnętrzne

18 Prawidłowa kolejność ułożenia płaszczyzn w sieciach zwarcie wypełnionych: ABCABC...lub ACBACB... w sieci A1 i ABABAB... w sieci A3

19 W metalach o sieci A1 płaszczyzny gęstego ułożenia atomów {111} są usytuowane w kolejności np. ACBACB. Kolejność ułożenia płaszczyzn może lec zaburzeniu, np. CBCB. Jest to błąd ułożenia. Błąd wewnętrzny płaszczyzna usunięta, błąd zewnętrzny płaszczyzna wprowadzona

20 Reakcje i bariery dyslokacyjne Dyslokacje całkowite (doskonałe); ruch nie powoduje zmian w pozycjach atomów Dyslokacje częściowe (kątowe); ruch powoduje zmiany położeń atomów Dysocjacja dyslokacji całkowitych Rekombinacja dyslokacji częściowych Dyslokacje częściowe Shockleya w sieci A1 Dyslokacje częściowe Franka w sieci A1 Bariery dyslokacyjne Reakcje dyslokacyjne

21

22 Polikrystaliczna struktura metali Metale w stanie stałym mogą występować jako monokryształy i polikryształy Monokryształy charakteryzują się prawidłowym rozmieszczeniem przestrzennym atomów z zachowaniem jednakowej orientacji wszystkich elementarnych komórek sieciowych w całej objętości kryształu. Są to ciała anizotropowe. Metale rzadko wykazują strukturę monokryształów. Metale techniczne są zwykle polikryształami, składającymi się z ziaren, z których każde ma w przybliżeniu prawidłową prawidłową strukturę krystaliczną. Przypadkowa orientacja krystaliczna poszczególnych ziaren powoduje, że polikryształy są ciałami quasi-izotropowymi. Wielkość ziaren w metalach technicznych µm. W obrębie ziarna można wyróżnić podziarna, ułożone względem siebie pod małymi kątami, od kilku minut do kilku stopni.

23 Polikrystaliczna struktura metali Monokryształy i polikryształy Ziarna: części kryształu o prawidłowej strukturze krystalicznej o osiach nachylonych względem siebie o kąt dezorientacji Granice wąskokątowe i szerokokątowe Granice koherentne, niekoherentne i półkoherentne

24

25

26 Granice ziaren Granice ziaren stanowią powierzchniowe wady budowy krystalicznej. W metalu polikrystalicznym oddzielają ziarna różniące się orientacją krystaliczną a także składem. Wyróżnia się: Granice wąskokątowe i szerokokątowe

27

28 Granice wąskokątowe powstają w miejscu zetknięcia się podziaren, charakteryzują się niewielkim kątem dezorientacji, mają budowę dyslokacyjną.

29 Granice szerokokątowe charakteryzują się dużym kątem dezorientacji krystalicznej ziaren. Budowa tych granic jest bardzo złożona. W strefie granicy ułożenie ziaren jest zaburzone. Granica zawiera dyslokacje oraz wybrzuszenia i występy.

30

31 Granice między ziarnami różnych faz nazywają się granicami międzyfazowymi. Dzieli się je na: koherentne, niekoherentne i półkoherentne.