2.3. Деформування кристалічної гратки

Кристалічна решітка, в якій відсутні порушення цілісності і всі вузли заповнені однорідними атомами називається ідеальною кристалічною решіткою металу.

В решітці реального металу можуть перебувати різні дефекти.

Всі дефекти кристалічної решітки прийнято ділити на точкові, лінійні, поверхневі та об'ємні.

Точкові дефекти сумірні з розмірами атомів. До них відносяться вакансії, тобто незаповнені вузли решітки, міжвузлові атоми даного металу (рис 2.1), домішкові атоми заміщення, тобто атоми, по діаметру співмірні з атомами даного металу і домішкові атоми впровадження, мають дуже малі розміри і тому що знаходяться в міжвузлях. Вплив цих дефектів на міцність металу може бути різним у залежності від їх кількості в одиниці об'єму та характеру.

Рисунок 2.1 -  Схема утворення пари вакансія-впроваджений атом

    

Лінійні дефекти мають довжину, що значно перевищує їх поперечні розміри. До них відносяться дислокації, тобто дефекти, які утворюються в решітці в результаті зсувів кристалографічних площин.

Дислокації бувають двох видів.

Найхарактернішою є крайова дислокація (рис. 2.2). Вона утворюється в результаті виникнення в решітці так званої напівплощини або екстраплощини.

Рисунок  2.2 - Схема крайової дислокації в ідеальному кристалі

    

Нижній ряд екстраплощин власне і прийнято називати дислокацією.

Іншим типом дислокації є гвинтова дислокація, яка представляє собою деяку умовну вісь всередині кристала, навколо якої закручені атомні площини (рис. 2.3).

Рисунок. 2.3 - Схема гвинтової дислокації

    

У гвинтовій дислокації, так само як в крайовій, суттєві викривлення кристалічної решітки спостерігаються тільки поблизу осі, тому такий дефект може бути віднесений до лінійних.

Дислокації мають високу рухливістю, тому істотно зменшують міцність металу, тому що полегшують освіту зрушень в зернах-кристалітів під дією прикладених напружень.

 

Тому починаючи з точки 3 міцність металу зростає.

Максимальна щільність дислокацій, може скласти 1013 см-2. При подальшому зростанні щільності дислокацій відбувається руйнування металу.

Поверхневі дефекти включають в себе головним чином кордони зерен (рис.2.5). На кордонах кристалічна решітка сильно спотворена. У них накопичуються, переміщаються зсередини зерен дислокації.

З практики відомо, що дрібнозернистий метал міцніше крупнозернистого. Так як у останнього менше сумарна протяжність (площа) границь. То можна зробити висновок, що поверхневі дефекти сприяють підвищенню міцності металу. Тому створено кілька технологічних способів отримання дрібнозернистих сплавів.

 

Рисунок 2.5 - Структура кордонів двох сусідніх кристалічних зерен

Об'ємні дефекти кристалічної решітки включають тріщини і пори. Наявність даних дефектів, зменшуючи щільність металу, знижує його міцність.

Крім того, тріщини є сильними концентраторами напружень, в десятки і більше разів підвищують напруги створювані в металі робочими навантаженнями. Остання обставина найбільш суттєво впливає на міцність металу.

Остання зміна: вівторок 27 грудень 2016 6:50