Двумерные, или плоские, дефекты решетки

Плоские (двумерные) дефекты решетки имеют достаточную протяженность в двух направлениях. К двумерным (плоским) дефектам относятся:

а.  Дефекты упаковки.

б.  Границы   в   кристаллах:    межфазные, высокоугловые   границы   зерен,   средне-   и малоугловые   границы   субзерен,    границы двойников, границы областей упорядочения.

Дефекты упаковки. Нарушения последовательности застройки атомными плоскостями решетки некоторых участков в кристалле приводят к появлению так называемых дефектов упаковки (рис. 1.29). Они возникают обычно в плотноупакованных кристаллах; ограничены дефекты упаковки частичными дислокациями.

Гексагональная          плотноупакованная объемная решетка — 2-кратное повторение (0001) плоскостей; г. ц. к. решетка — 3-кратное повторение плоскостей {111}. При возникновении дефектов упаковки появляется энергия дефектов упаковки y — энергия, ак­кумулированная в участке с нарушенной укладкой (застройкой) атомных плоскостей:

γ Ag= 20 эрг · см^-2      γ Ni= 300 эрг · см^-2  

Рис.1.28  Рис 1.29

Антифазная граница. Возникает в упорядоченных сплавах; энергия составляет около 100 эрг*см^-2 (рис. 1.30, антифазная граница в г. ц. к. решетке).

  Рис. 1.30

Границы зерен. Поликристаллическое вещество состоит из большого числа зерен (кристаллитов) с различной ориентировкой. Граничные поверхности (границы зерен) представляют собой переходные зоны с нарушенным кристаллическим строением. Различают малоугловые границы субзерен и большеугловые границы зерен.

  Рис. 1.31  

А. Малоугловые границы субзерен (рис. 1.31). Простейшие из них построены из одноименных дислокаций, равномерно расположенных в плоскости границы. При краевых дислокациях — границы наклона, когда решетки двух кристаллитов наклонены друг к другу; при винтовых дислокациях—границы кручения, когда решетки двух кристаллитов развернуты друг относительно друга.

Угловые различия в ориентировке субзерен определяются расстоянием d между дислокациями: sin a≈a≈a/d.

Б. Большеугловые границы зерен. Большеугловые границы являются сильно иска­

  рис. 1.32

женными поверхностями раздела соседних объемов с различием в ориентировках ≥15—18° (рис. 1.32). Энергия границы составляет обычно 500 эрг · см^-2 и более. Особым случаем большеугловой границы с малыми искажениями строения являются границы двойников, энергия которых примерно соответствует половине энергии дефекта упаковки. Поэтому двойникование происходит у кристаллов с малой энергией дефектов упаковки (латунь, медь, аустенитная сталь) — рис. 1.33, г. ц. к. Решетка

  рис. 1.33

Рис. 1.34

б) частично- или полукогерентные межфазные границы — сопряжение фаз только частичное; для полного сопряжения необходимо ввести дислокации (рис. 1.35)

  Рис. 1.35

в) некогерентные межфазные границы — фазы настолько различны по своему строению, что их сопряжение невозможно; отсутствует общее размещение атомов на поверхности раздела (например, большеугловые границы зерен); для сопряжения требуются переходная решетка и зернограничные дислокации — рис. 1.36.

Рис. 1.36

Межфазные границы. Эти границы разделяют фазы с различными структурами и составом. Возможны следующие случаи:

а)  когерентные   межфазные   границы -фазы   имеют незначительно отличающиеся параметры  решетки   и   хорошо сопряжены одна  с другой  при  малых  искажениях  на границе (рис. 1.34);

Увеличение  энергии  собственно  межфазной границы — от рис.1.34 к рис.  1.36.

 Иллюстрация всех перечисленных выше дефектов структуры

Примером может служить железо — см. рис. 1.37.

 Следует упомянуть еще о существовании трехмерных дефектов решетки, наблюдаемых, в частности, при скоплении точечных дефектов.

рис. 1.37.

Знания даны для всех !  С^© А.Гальперин