Вопросы и ответы

Идеальная кристаллическая решетка представляет собой многократное повторение элементарных кристаллических ячеек. В металлах кристаллы (зерна) имеют неправильную форму и структурные несовершенства, что в значительной мере определяет свойства металлов.
Существуют следующие несовершенства кристаллических решеток: точечные, линейные, поверхностные.

Точечные дефекты:
1) свободные места в узлах кристаллической решетки - вакансии;
2) атомы, сместившиеся из узлов кристаллической решетки в междоузельные промежутки - дислоцированные атомы;
3) атомы других элементов, находящиеся как в узлах, так и в междоузлиях кристаллической решетки - примесные атомы.
Точечные дефекты непрерывно перемешаются в кристаллической решетке в результате диффузии.
В твердом теле с идеальной кристаллической решеткой все узлы заняты атомами, перемещение атомов в решетке невозможно.
Наличие незанятых мест в узлах кристаллической решетки, т.е. атомных дырок, играет важную роль в протекании диффузионных процессов в металлах.
Самодиффузия - перемещение собственных атомов в кристаллической решетке чистого химического элемента.
Простейший вид диффузии - диффузия растворенного элемента в кристаллической решетке твердого тела.
Диффузия по границам зерен протекает быстрее, чем сквозь толщу кристалла (примерно в100 раз).

Линейные дефекты
Линейные дефекты имеют значительные размеры в одном измерении. Наиболее важным видом линейных дефектов, являются дислокации.
Дислокация - это такой дефект, когда в кристаллической решетке появляется лишняя полуплоскость или незаконченная атомная плоскость. Край такой полуплоскости образует линейный дефект решетки, который называется линейной дислокацией.
Причины возникновения вакансий и дислокаций:
1. нарушение правильности порядка присоединения атомов при росте кристаллов;
2. сильное искажение решетки при пластическом деформировании.
Теория дислокации применима для описания процесса пластической деформации кристаллических тел. Ее использование позволило объяснить природу прочности и пластичности, огромную разницу между теоретической и практической прочностью металлов.
Дислокации образуются при кристаллизации металлов, а также в ходе пластической деформации и фазовых превращений.

Поверхностные дефекты:
Они имеют малую толщину и значительные размеры в двух других измерениях.Это границы зерен,границы фрагментов внутри зерен,границы блоков.
Переходный слой между зернами имеет неупорядоченное строение дислокаций и повышенную концентрацию примесей.В силу того,что границы зерен препятствуют перемещению дислокаций и являются местом повышенной концентрации примесей,они оказывают существенное влияние на механические свойства металла.Чем мельче зерно,тем выше предел текучести и прочность металла.Одновременно при измельчении зерна увеличиваются пластичность и вязкость металла.
Повышенная пластичность и вязкость обусловлены более однородным составом и строением мелкозернистого металла, отсутствием в нем крупных скоплений, структурных несовершенств, способствующих образованию трещин.
Помимо перечисленных дефектов в металле имеются макродефекты объемного характера:поры,газовые пузыри, неметаллические включения, микротрещины и т.д.Эти дефекты снижают прочность металла.