строения обусловливают повышение
внутренней энергии металлов, что объясняется нарушением правильного
расположения атомов. Их можно классифицировать следующим
образом:
1. Точечные дефекты — вакансии, межузельные и
инородные атомы примесей.
2. Линейные дефекты — дислокации краевые
(линейные), винтовые, смешанные и дисклинации клиновые и кручения.
•
3. Поверхностные дефекты — внутренние границы
кристаллов (малоугловые и среднеугловые); внешняя поверхность кристалла;
границы зерен (болыиеугловые), двойников, дефектов упаковки;
межфазные границы.
4. Объемные дефекты — микропоры, микротрещины,
колонии вакансий, инородные включения.
Рассмотрим природу и особенности
каждого вида дефектов.
§ 1. Точечные дефекты
Точечные дефекты или
несовершенства этого рода имеют размер атомного порядка, они локализуются
в пределах элементарной ячейки кристаллической решетки (рис.
1.6).
Вакансиями являются незанятые
места в узлах кристаллической решетки. При повышенных температурах, когда
амплитуды теплового колебания атомов в кристаллической решетке
значительны, создается возможность отрыва из поверхностного слоя атома,
получившего избыточную энергию, необходимую для разрыва связей со
своими соседями. На поверхности кристалла образуется вакансия, в
которую может перейти соседний атом, вакансия же переместится на его
место. В свою очередь в переместившуюся вакансию может перейти атом из
более глубинного слоя кристаллической решетки, а вакансия перейдет на его
место. Таким образом вакансия перемещается от поверхности в глубь
кристалла. Это способ образования вакансии по Шоттки (рис. 1.6,
а).
Другой вероятный способ
образования вакансий по Шоттки заключается в поглощении атома в
процессе тепловых колебаний недостроенной атомной плоскостью —
дислокацией, субграницами и границами зерен, порами и
трещинами.
Образование вакансии по Френкелю
происходит путем перемещения атома из положения равновесия в
междоузлие (рис. 1,6, б).
При этом образуются вакансия и
межузельный атом. Образование вакансий требует затраты энергии, что
приводит к повышению энтальпии системы. Однако одновременно
возрастает и энтропия системы, в результате суммарное изменение свободной
энергии оказывается меньше нуля. Поэтому вакансии являются
термодинамически равновесными дефектами.
Вакансия постоянно перемещается
в кристаллической решетке вследствие теплового движения атомов. Время ее
существования в узле кристаллической решетки зависит от температуры.
Например, дчя кристалла кадмия при температуре 20 °С оно составляет около
суток, а ближе к температуре плавления (300 °С) всего лишь 0,0004 с. При
температуре, близкой к температуре плавления металла, число
переходов, совершаемых вакансией в одну секунду, равно 1010, а
путь, который
