Дислокации в кристаллических зернах

Многие механические свойства металлов объясняются перемещением дислокаций. Так, металл деформируется под действием силы, приложенной соответствующим образом. Когда же действие силы прекращается, металл либо принимает свою первоначальную форму, либо остается в деформированном виде. В первом случае дислокации не смещались или же смещались обратимо это значит, что приложенное усилив не сместило их за то или иное инородное включение в кристаллической решетке и не привело к достаточно большому числу взаимных столкновений между дислокациями. Во втором случае часть дислокаций переместилась необратимо и не возвратилась в свои исходные положения после прекращения действия приложенной силы. Если приложена очень большая сила, то дислокации перемещаются до тех пор, пока многие из них не окажутся перед каким-либо препятствием, таким, как постороннее включение или граница между соседними кристаллическими зернами. На таком участке скопления дислокаций приложенная сила вызывает деформацию связей, а это приводит к разрушению данного материала. [c.534]

Граница между кристаллическими зернами может служить барьером на пути движения дислокаций и, таким образом, может снижать пластичность материала и повышать его твердость. Если кусок меди обрабатывать молотом до тех пор, пока крупные кристаллические зерна не разрушатся и не превратятся в мелкие, границы между кристаллами перестанут скользить, так как прекратятся передвижения дислокаций. В этом и заключается механизм упрочения меди и других металлов при их холодной обработке (ковке или других видах механической обработки без нагревания). Если металл, подвергнутый холодной обработке, нагреть до температуры перекристаллизации (когда происходит рост небольших деформированных кристаллов с образованием крупных правильных кристаллов), пластичность его восстанавливается этот процесс называется отжигом. Температура перекристаллизации обычно составляет от одной трети до половины точки плавления данного металла (по шкале абсолютной температуры). [c.534]

Дислокации в кристаллических зернах и шероховатость поверхности [c.41]

Обычно твердые вещества получаются в виде поликристаллических тел. Последние представляют собой сростки мельчайших кристаллов — зерен размером (в металлах) от 0,1 до 10 мкм. Кристаллическая структура зерен менее совершенна, чем блоков монокристалла. Помимо того, что внутри и на поверхности зерен имеются примесные атомы, зерна во всех направлениях иссечены дислокациями. В большинстве поликристаллических тел зерна расположены беспорядочно, так что между их граничными поверх- [c.43]

Мозаичная, или блочная, кристаллическая структура получается в результате сращивания отдельных кристаллических зерен под некоторым весьма малым углом (доли градуса). В такой мозаичной структуре даже в пределах одного зерна возникает область на границе между блоками, содержащая большое число нарушений кристаллической структуры (дислокации, вакансии). Естественно, при этом снижаются прочностные свойства поли-кристаллических конструкционных материалов. [c.112]

На механические и физические свойства металлов влияют несовершенства кристаллической структуры вакансии, дислокации, субзерна и блоки, которыми особенно богаты границы между отдельными металлическими зернами. [c.241]

Электросопротивление Ni, отожженного вьппе температуры Кюри, не может описьшаться простой зависимостью от размера зерен. Здесь наблюдается значительный рост электросопротивления. Известно, что в Ni, отожженном выше температуры Кюри, появляются внесенные зернограничные дислокации [278]. Показано также, что плотность внесенных зернограничных дислокаций увеличивается с ростом температуры выше температуры Кюри (рис. 4.5). Тем не менее, только ростом плотности внесенных зернограничных дислокаций нельзя объяснить наблюдаемое изменение электросопротивления. Вместе с тем данные рентгеноструктурного анализа показывают, что вьппе температуры Кюри микроискажения кристаллической решетки растут в образцах Ni с увеличением температуры отжига [231]. Очевидно, что эти микроискажения связаны с неоднородными упругими деформациями в зернах в результате явления магнитострикции, имеющего место при температуре Кюри. Рост микроискажений и плотности внесенных зернограничных дислокаций коррелирует с ростом электросопротивления (рис. 4.5). [c.166]

Сравнивая поведение наноструктурной Си в исходном (после РКУ-прессования) состоянии и после кратковременного отжига, можно отметить, что до тех пор, пока средний размер зерен остается неизменным, различия в усталостных свойствах объясняются различной структурой границ зерен. Крайне неравновесные границы зерен, содержащие хаотичные внесенные зернограничные дислокации, приводят к появлению высоких внутренних напряжений в зернах, что приводит к упругим искажениям кристаллической решетки [12, 208]. [c.218]

Граница зерна называется когерентной, когда через эту границу прослеживается непрерывность кристаллической структуры от одного зерна к другому. Если угол разориентировки между двумя кристаллическими структурами очень мал, то обычно наблюдается небольшое число дефектов (дислокаций, вакансий), связанных с границами зерен. В конечном итоге разориентировка становится такой, что уже невозможно больше проследить какую-либо непрерывность перехода между решетками двух соседних зерен. В этом случае границу называют некогерентной. [c.345]

Для коррозии металлов под напряжением, как и для межкри сталлитной коррозии, характерно слабое воздействие среды на общую поверхность металла и интенсивная локализованная коррозия на узких участках металла, представляющих границы зерен, границы-блочных структур зерна. В свете современных представлений на строение металла такими участками, по-видимому, могут являться определенные атомные группировки по кристаллографическим плоскостям, дислокации в металле и другие искажения в кристаллической решетке. [c.60]

Другой способ построения малоугловой границы зерен состоит в нанизывании чисто винтовых дислокаций. В этом случае смежные субзерна поворачиваются относительно друг друга, причем ось вращения расположена перпендикулярно к границе зерна (граница кручения). Вообще же редко наблюдают такие сочетания чисто краевых или винтовых дислокаций. Значительно чаще границы раздела двух кристаллических участков различной ориентации построены из обоих видов дислокаций. [c.229]

Структуру границ зерен можно представить двояким образом. Одним из возможных типов границ являются малоугловые границы, показанные на рис. 2.3. Эти границы состоят из выстроенных в ряд краевых дислокаций и возникают при небольшой разориентировке растущих кристаллических плоскостей. Ширина таких границ приближается к атомным размерам, и они служат границами раздела блоков внутри зерна. Несмотря на то, что блок может и.меть сам по себе точечные и линейные дефекты, он является достаточно совершенным кристаллом и для рентгеновских лучей будет представлять область когерентного рассеяния. [c.40]

В присутствии небольших количеств (0,1 г/л) сахарина осадки становятся мелкодисперсными без явного обнаружения зерен (рисунок, б), что свидетельствует о резком торможении роста кристаллов, образующихся в условиях адсорбции поверхностноактивных частиц. Прекращение роста наступает в этом случае фактически на стадии возникновения зародышей критических размеров. Осадки этого типа в обычном виде относятся к системам с избыточной свободной энергией, обусловленной малыми размерами зерен и значительной удельной граничной поверхностью. Такие системы (лабильные) неустойчивы при повышении температуры, что вызывает структурные изменения,сопровождающиеся увеличением размеров зерна, миграцией дислокаций к периферии растущих зерен и сокращением граничной поверхности. Уже при нагреве около 350° С мелкодисперсные осадки обнаруживают четкую кристаллическую структуру, состоящую из однородных равноосных кристалликов. Повышение температуры до 820—900° С значительно укрупняет зерна, размеры которых мало зависят от продолжительности нагрева (рисунок, в). [c.111]

Проявление разнообразных случаев структурной коррозии сплавов связано с различными скоростями растворения отдельных структурных составляющих, имеющих разный химический состав, а также физически неоднородных участков металла (зерна, границы зерен, блочные структуры, границы блочных структур, кристаллографические плоскости и плоскости скольжения с различными атомными группировками, дислокации и другие дефекты кристаллической решетки). [c.32]

Свинцовые припои. Все припои на основе свинца склонны к ползучести вследствие низкого предела текучести у этого металла. Ползучесть может быть обусловлена межзеренным скольжением или удлинением каждого зерна сплава. Для блокирования скольжения по границам зерен и ограничения движения дислокаций в кристаллической решетке зерен, способствующего их деформации, в припой вводят серебро и сурьму. Следует отметить, что полезное действие этих элементов было известно и раньше и было реализовано при разборке припоев типа ПОС 61 с низкой склонностью к ползучести. [c.92]

Конструкционные металлы, с которыми приходится иметь дело при производстве паяных изделий, представляют собой поликристаллические тела, состоящие из различно ориентированных кристаллитов или зерен, которые не однородны и состоят из кристаллических блоков размерами см [9]. Блоки разориентированы на малые углы, образуя мозаичную структуру зерна. Кристаллы металлов имеют различные дефекты решетки дислокации, вакансии, дислоцированные атомы. Наличие различных искажений в кристалле повышает его энергию. Лишняя плоскость в случае краевой дислокации или сдвиг решетки при винтовой дислокации вызывают смещение ионов из мест с наименьшим запасом потенциальной энергии, следствием чего является возникновение избыточной энергии по сравнению с регулярной решеткой. Неоднородность кристаллов, наличие на ашх мест выхода различных дефектов являются причиной избирательной активности, так как места выхода дефектов обладают повышенным химическим потенциалом [10]. [c.12]

Рис. 17.11. й—краевая дислокация В металле. Более темные атомы образуют дополнительный ненолный слой атомов б — кристаллическое зерно под напря-д<ё нием в — перемещение дислокации вправо теперь инородные атомы (темные) [c.509]

Границы между кристаллическими зернами могут служить барь- ером на пути движения дислокаций и, таким образом, могут снижать пластичность материала и повышать его твердость. Если кусок меди ковать до тех пор, пока крупные кристаллические зерна не разрушатся и не превратятся в мелкие, границы между кристаллами перестанут скользить, так как прекратятся передвижения дислокаций. В этом и [c.509]

Субзерна в кристаллическом зерне располагаются относительно друг друга под разными углами 6. В случае 0=0 — 5% условно допускается монокристалличность зерна (рис.2.16). При 0<Г границы субзерен состоят из параллельных нестя-нутых краевых дислокаций. В диапазоне 0 = 5—20° и бо- [c.41]

Наклепом называется упрочнение мет алла под дейсгвием пласги-ческой деформации. Пластическое деформирование ведет к образованию сдвигов в криет аллах, к дроблению блоков мозаичной структуры, а при значительных степенях деформаций наблюдается заметное изменение формы зерен, их расположения в ггространстве, причем между зернами возникают трещины, что приводит к повышению плотности дислокаций. Одновременно этот процесс порождает искажения кристаллической решетки, что создает многочисленные препятствия перемещению дислокаций. Все это вместе приводит к увеличению запаса свободной энергии. [c.87]

Реальные металлы состоят из большого числа зерен (кристаллов неправильной формы). Границы между зернами могут быть местами скопления дислокаций граница между зернами состоит из слоя атомов, принадлежащих кристаллическим решеткам различных зерен. Характерно, чем больше раэн№ в ориентировке соседних зерен, тем больше несовершенств на границе между ними. Атомы примесей в металлах, также располагаются преимущественно по границам зерен. [c.12]

В чистых металлах и ряде сплавов интенсивные деформации обеспечивают часто формирование ультрамелкозернистых структур с размером зерен 100-200 нм, а иногда и более [3]. Однако сформировавшиеся зерна (фрагменты) имеют специфическую субструктуру, связанную с присутствием решеточных и зернограничных дислокаций и дисклинаций, наличием больших упругих искажений кристаллической решетки, вследствие чего области когерентного рассеяния, измеренные рентгеновскими методами обычно составляют значительно менее 100 нм [12, 3], что и определяет формирование наноструктурных состояний в ИПД материалах. [c.7]

БЛОКИ МОЗАИКИ - участки монокристалла или зерна (субзерна) поликристалла, отличающиеся нена-рушеннот кристаллической решеткой и разориентированные (смещенные или повернутые) относительно друг друга на доли градуса. Характеризуют несовершенство кристаллической структуры, связанное с наличием дефектов в кристаллах. Совокупность Б. м. (рис.) образует мозаичную структуру кристалла, понятие о к-рой возникло в начале 20 в. при изучении отражения рентгеновских лучей кристаллами. Подобная структура образуется при криста.1лизации вещества из расплава, вследствие пластического деформирования материала, в результате. чартенситного превращения стали, при отпуске закаленных сплавов, распаде пересыщенных твердых растворов, облучении материала нейтронами и т. д. Эта структура влияет на протекание таких процессов, как диффузия, абсорбция, адсорбция и т. п. Границей между Б. м. служит система дислокаций, вдоль и вблизи к-рых кристаллическая решетка искривлена. Два блока, разделенные такой границей, разориентированы относительно друг друга на угол , связанный с расстоянием й между дислокациями и Блоки мозаики в кристалле. [c.146]

Вследствие приложенных напряжений или внутренних напряжений возникает огромная разница в скоростях растворения тела или блока зерна и зон, подверженных интенсивной линейной локализованной коррозии (границ зерен, границ блоков зерен, дислокаций и других искажений кристаллической решетки). Быстрая коррозия под напряжением возникает в условиях, когда зерно и блоки зерен находятся в пассивном состоянии, а границы зерен или блочных структур, своеобразных групировок атомов по кристаллографическим плоскостям, дислокации и другие искажения кристаллической решетки находятся в активном состоянии. [c.61]

Дпя формирования атомной модели дислокации превращения необходимо знать кристаллическую структуру фаз и их взаимные кристаллографические ориентировки, а также плоскости для сопряжения. Все эти детали структуры в конечном счете определяют форму мартенситных кристаллов. Форма мартенситных кристаллов исследовалась в [290]. Чтобы избежать дополнительных усложнений, порожденных внутренними напряжениями, использовались образцы, имеющие форму пластин, толщина которых бьша равна линейным размерам зерна исходной фазы. При такой форме образцов кристаллы мартенсита имели весьма совершенную огранку и, как правило, проходили через всю толщину пластины (рис. 5.4). С одной стороны они были выпуклы, с другой — вогнуты. Эти кристаллы обьино начинают расти от границ зерен или свободных поверхностей образца и движутся в направлении острия. Их боковые грани перемещаются в направлени] , перпендикулярных этим поверхностям. Такие кристаллы имеют в средней части хребет (среднюю плоскость иногда ее называют midrib), образующийся в результате различного макроскопического смещения материала, составляющего две половины мартенситного кристалла. В экспериментах [291] наблюдаются копьевидньхе включения разных [c.150]

Не исключено, что во многих случаях рост зерен происходит и без образования новых центров кристаллизации. Ими служат уже существующие зерна. Действительно, одна из задач управления кристаллизацией посредством деформационного отжига заключается в предотвращении роста во многих местах потенциального зародышеобразования. Однако при определенных условиях отжига наблюдается зарождение новых зерен и именно такие зерна растут впоследствии за счет поглощения соседних. Один способ анализа такой ситуации состоит в том, чтобы рассмотреть те участки в решетке, которые в конечном итоге могут стать твердофазными аналогами зародышей. Для этого локальный участок (дозародыш) должен становиться больше и достигнуть таких размеров, когда он уже станет играть роль зародыша. Движущая сила подобного процесса роста зерен обычных размеров создается разной их ориентацией и неодинаковыми размерами. В деформированной кристаллической матрице у границ зерен, где обычно происходит зародышеобразование, дополнительным важным источником движущей силы служит разность внутренних энергий, обусловленная неодинаковой плотностью дислокаций. Поэтому участки, относительно свободные от дислокационных сеток, будут расти за счет областей с высокой плотностью дислокаций. В полигонизованных ) образцах существуют бездислокационные участки, отличающиеся от соседних по ориентации, которые способны стать быстрорастущими зародышами. Принято думать, что инкубационным периодом зародышеобразования в некоторых системах слул<ит время, требующееся для генерирования дислокаций в деформированной области, которые нужны при последующей полигонизации. На фиг. 4.7 изображена схема образования нового зерна на межзеренной границе. На фиг. 4.8 показаны способные к росту участки, порождающие полигонизацию. Как известно, примеси задерживают движение границ зерен и тем самым препятствуют [c.143]

Таким образом, складывается следующая физическая модель процесса. Слеживаемость — есть результат поверхностной диффузии некоторых наиболее подвижных солей (например, ЫН4С1, ЫН4ЫОз) в зону контактов гранул. Диффузия осуществляется па реальной поверхности вещества, определяемой структурным типом зерна. Диффузионный поток, очевидно, должен иметь источники и стоки. Источниками служат выходы дислокаций на поверхность кристаллических блоков солей с высокоподвижными ионами, стоками — различные дефекты структуры и точки касания гранул друг с другом, т. е. такие участки поверхности,, которые существенно отличаются от гладкого рельефа. Источник является, очевидно, активным лишь в случае, есЛи он и русло диффузионного потока существенно увлажнены, иначе энергия молекул соли будет меньше энергии активации диффузии. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология