Микродефекты кристаллической структуры

Рентгенографические методы анализа щироко используются для изучения структуры, состава и свойств различных материалов, и в том числе, строительных. Широкому распространению рентгенографического анализа способствовала его объективность, универсальность, быстрота многих его методов, точность и возможность решения разнообразных задач, часто не доступных для других методов исследования. С помощью рентгенографического анализа исследуют качественный и количественный минералогический и фазовый состав материалов (рентгенофазовый анализ) тонкую структуру кристаллических веществ — форму, размер и тип элементарной ячейки, симметрию кристалла. Координаты атомов в пространстве (рентгеноструктурный анализ) степень совершенства кристаллов и наличие в них зональных напряжений размер мозаичных блоков в монокристаллах тип твердых растворов, степень их упорядоченности и границы растворимости размер и ориентировку частиц в дисперсных системах текстуру веществ и состояние поверхностных слоев различных материалов плотность, коэффициент термического расширения, толщину листовых материалов и покрытий внутренние микродефекты в изделиях (дефектоскопия) поведение веществ при низких и высоких температурах и давлениях и т. д. [c.74]

Новые исследования поверхностей и кристаллов установили, что, кроме обычной топографии поверхности—трещин, выступов, впадин, пустот и др, макродефекты),—имеются нарушения в структуре кристаллической решетки, которые названы микродефектами кристаллической решетки этот вопрос подробно изучен Ф, Ф. Волькенштейном [54]. Он различает следующие дефекты кристаллов микротрещины, включения посторонних соединений и т, д., отличая их от дефектов самой решетки, влияющих на ее устойчивость и упорядоченность. [c.152]

Ряд полимеров может существовать в кристаллическом состоянии. Механические свойства кристаллических полимеров отличаются от свойств низкомолекулярных кристаллических веществ. Прочность полимерного материала не может быть рассчитана простым суммированием прочности всех связей, приходящихся на поперечное сечение образца и противодействующих разделению его на части. Причиной этого является наличие микродефектов различной степени опасности, которые случайно распределены по объему образца. На краях этих микродефектов возникают перенапряжения, тем большие, чем опаснее микродефект. Наличие в полимерах надмолекулярных структур может явиться причиной увеличения их неоднородности. Это особенно существенно для кристаллизующихся полимеров, которые разрушаются по поверхностям, ограничивающим кристаллические образования. [c.40]

В последнее время подробно изучены структурные изменения при вытяжке кристаллических полимеров. Обнаружено, что структурное превращение при растяжении представляет собой сложный процесс рекристаллизации, связанный с разрушением вторичных надмолекулярных структур (например, сферолитов) и образованием новых волокнистых кристаллических структур. При этом образуются микродефекты структуры в виде микрополостей и микротрещин. Кроме того, показано, что плавление кристаллического полимера надо рассматривать в связи с наличием различ- [c.68]

Поскольку на рентгенограммах асфальтенов удается достоверно идентифицировать только дифракционные линии первого порядка, то оценить вклад таких факторов, как концентрация микродефектов в кристаллических структурах и дисперсность размеров ОКР становится фактически невозможным. Поэтому величины Ьа И Ьс, определенные рентгенографически имеют заниженные значения. [c.17]

Б. Подготовки поверхности для металлографического исследования. При этом в результате травления увеличивается оптический контраст между разнородными участками поверхности. Исследование результата травления под микроскопом (металлографический метод) дает возможность определить кристаллическую структуру слитка, фазовый состав его, степень однородности, выявить макро- и микродефекты, установить приблизительную ориентацию кристалла или зерен. [c.275]

На рис. 136 показан один из дефектов кристаллической структуры, в кристаллите одна из макромолекул образовала петлю, а петля могла бы исчезнуть, выпрямиться, не будь химических связей между образующими ее сегментами. Существует также много видов других микродефектов. Эти микродефекты не остаются неизменными. В процессе теплового движения структура кристаллического полимера меняется, так что часть дефектов из кристаллических микрообластей [c.194]

Прочность полимера не может быть суммой прочности всех химических связей, входящих в поперечное сечение образца, так как по всему объему полимера беспорядочно распределены микродефекты, приводящие к неравномерному распределению напряжений. Микродефекты полимерного материала могут быть связаны с неоднородностью молекулярного строения (полидисперсность, неравномерное распределение межмолекулярных химических связей и т. п.). с нерегулярностью надмолекулярных структур (особенно при наличии в полимере кристаллических образований, когда полимер разрушается по поверхностям соприкосновения кристаллических структур), с негомогенностью материала, представляющего чаще всего сложную смесь (например, вследствие неравномерного распределения наполнителя или других ингредиентов). Даже при отсутствии в полимере явных микронеоднородностей в процессе образования очага разрушения весьма существенна роль теплового движения звеньев макромолекул, в результате которого возникают флуктуации напряжения в образце. [c.98]

На основании полученных данных была построена физическая модель, объясняющая особенности процесса холодной вытяжки [68]. При этом исходили из того, что при нагружении аморфного или кристаллического полимера в нем на каком-либо концентраторе напряжения, например на неоднородности структуры или микродефекте, происходит локальное увеличение свободного объема и ориентация в этом объеме цепей макромолекул. Это состояние (рис. 1.2) считается исходным для эксперимента. Представления об увеличении объема полимера в процессе его деформации достаточно хорошо обоснованы [69]. Можно полагать, что такое локальное увеличение объема достигает больших значений, в результате чего в стеклообразном полимере реализуется сегментальная подвижность или локальная подвижность участков основных цепей полимера. На рис. 1.2 показана схема сечения микрообъема (АУ), образовавшегося в результате приложенного к полимеру растягивающего напряжения. Координаты точек пересечения ориентированных макромолекул с плоскостью, перпендикулярной направлению приложенного напряжения (плоскость ху), образуют некоторый [c.15]

В соответствии со структурными особенностями поглощения жидкостей пленками из кристаллических полимеров при вытяжке в шейку и рассмотренными в разд. 1.6 движущими силами процесса возможны два механизма избирательного захвата компонентов раствора. Первый основан на различном притяжении заряженной полимерной матрицей жидкостей с различными диэлектрическими характеристиками и, следовательно, на избирательном поглощении малополярных физически активных компонентов раствора в начальной стадии разрыхления полимера. Второй основан на адсорбции молекул растворенных веществ на высокоразвитой поверхности разрыхленного полимера. Механизм изменения состава раствора за счет адсорбционных эффектов иллюстрирует схема на рис. 1.55. Жидкость при разрыхлении структуры полимерной пленки в переходном участке шейки проникает в полимерную матрицу без изменения соотношения компонентов раствора, затем молекулы адсорбционно-активных веществ концентрируются под действием адгезионных сил на поверхности предельно разрыхленной структуры полимера. Создается градиент концентрации инертного компонента, направленный к центру микродефекта или капилляра. На стадии уплотнения структуры пленки, поглотившей раствор, из полимерной матрицы выдавливается жидкость, обогащенная инертным компонентом раствора. Чем более развита межфазная поверхность пленки, вытянутой в жидкости, и [c.92]

ДЕФЕКТЫ МЕТАЛЛОВ - нарушения регулярной кристаллической структуры металлов. Возникают при изготовлении и эксплуатации металлических изделий. Существенно влияют на свойства металлов. Д. м. классифицируют по морфологическим (наружные, внутренние, в сочленениях), генетическим (механические, термические, диффузионные, коррозионные, адсорбционные, радиационные, эрозионные, кавитационные, сварочные и др.) и структурным (трещины, поры, неметаллические включения, разнозернистость и др.) признакам. Кроме того, есть физ. классификация Д. м. (см. Дефекты в кристаллах), основывающаяся на атомном строении дефектов. В зависимости от размера Д. м. подразделяют на субмикродефекты, микродефекты и макродефекты (табл.). Субмикродефекты — нарушения регулярной кристаллической структуры металлов в атомном масштабе. Различают субмикродефекты точечные, линейные, поверхностные и объемные. Точечные нарушения бесконечно малы в трех измерениях. Возникают при вычитании атомов металла (вакансии и твердые растворы вычитания), внедрении собственных (атомы в междоузлиях) или инородных атомов (твердые растворы внедрения), а также замещении собственных атомов инородными (твердые растворы замещения). Образуют скопления в отдельности или в комбинации. Линейные субмикродефекты малы в двух измерениях и протяженны в третьем. Из них наибольшее значение имеют дислокации, обусловливающие мех. и др. свойства [c.336]

Прочность полимерного материала не может быть рассчитана простым суммированием прочности всех связей, входящих в поперечное сечение образца и противодействующих разделению его на части. Причиной этого является наличие микродефектов различной степени опасности, которые беспорядочно распределены по объему образца. На краях этих микродефектов возникают перенапряжения. Наличие в полимерах надмолекулярных структур также может явиться причиной увеличения их неоднородности. Это особенно существенно для кристаллизующихся полимеров, которые разрушаются по поверхностям, ограничивающим кристаллические образования. В тех случаях, когда кристаллические образова- [c.235]

Вторая стадия деформации начинается с момента микроразрушения, подобно тому, как это происходит при деформации стеклообразного полимера (см. гл. 10). На одном из микродефектов, который оказался наиболее опасным, концентрируются перенапряжения н начинает разрастаться микпотрещина. Перенапряжения в вершине микротрещины вызывают дополнительную деформацию в том же микрообъеме, прилегающем к вершине микротрещины. Дополнительная деформация имеет место за счет распада части кристаллических структур, Б которых сегменты были ориентированы произвольно по отношению к действующему напряжению. После распада исходных структур происходит ориентация сегменточ в направлении действия силы и образование новых кристаллов, в которых сегменты ориентированы в направлении действия силы. [c.185]

Важнейшим свойством УМ является прочность. Для графитов как углеродных, "так и искусственных характерна анизотропия свойств, обусловленная слоистой структурой кристаллической решетки. Высокая прочность в базисной плоскости предопределяется сильными ковалентными связями между атомами. Связь между плоскостями, осуществляемая ван-дер-ваальсовыми силами, очень слаба, поэтому монокристалл графита имеет неодинаковые значения модуля упругости и других характеристик в разных направлениях. На прочностные свойства поли кристаллического графита влияют также макро- и микродефекты структуры, т.е. прочность материала зависит от степени совершенства кристаллической структуры. [c.215]

Ядерные, электрофизические, оптические, механические свойства материалов определяются не только их индивидуальными особенностями, но и уровнем чистоты. Особо чистые вещества чаще всего служат сырьем для монокристаллических элементов или пленок. Располагаясь в узлах (примеси замещения) или межузлиях (примеси внедрения), а также на структурных дефектах, посторонние микрокомпоненты почти всегда вызывают деформацию кристаллической решетки. Если в ионном кристалле заряд примесного иона отличается по значению от заряда замещаемого им иона основы, то электронейтральность решетки обеспечивается появлением определенного числа катионных или анионных вакансий. Малоизоморфные и механические примеси, накапливаясь в расплаве перед фронтом кристаллизации, создают условия для возникновения концентрационного переохлаждения [7, с. 74], что приводит к появлению ячеистых и дендритных структур и нарушает совершенство монокристалла. Вместе с тем, небольшие относительные содержания некоторых примесей могут способствовать устранению микродефектов и упрочнению монокристаллов вследствие упругого взаимодействия примесных ионов с дислокациями-.тганейными дефектами кристаллической решетки, вдоль которых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей. [c.9]

Нами найдена более несовершенная кристаллоподобна организация, чем турбостратная [107, 109]. На рентгенограммах удалось идентифицировать только дифракционные линии первого порядка. Поэтому оценить вклад таких факторов, как концентрация микродефектов в кристаллических структурах и дисперсность размеров облаёти когерентного рассеивания, оказалось фактически невозможным. Из-за этого величины Ьа и с, определенные рентгенографически, имеют заниженные зна-ченйя. Значительные нарушения периодичности расположения углеродных атомов в кристаллоподобных структурах асфаль-тёНов обусловлены тем, что атомы углерода, формирующие плоскости (002), находятся не только в но и в р -гибрид-ном состоянии. Аналогичные выводы были сделаны Спайтом [89]. [c.41]

О микродефектах в кристаллических структурах согласно теории Вагнера и Шоттки о местных дефектах см. L. W. Stro k [612], 25, В, 1934, 441—459 [605], 93, [c.156]

Отступления от идеальной кристаллической структуры могут быть в виде более или менее грубых нарушений, к каким относятся внутренние микротрещины и разрывы между отдельными блоками и другие крупные изъяны структуры, а также в виде тепловых микродефектов—междоузельных ионов, вакантных узлов отрицательных и положительных ионов решетки и их агрегатов, в виде ионов и атомов примеси, и, цаконец, в виде дислокаций. [c.99]

Во многих случаях различные формы хемоадсорбции одних и тех же газов представляют продукты химических поверхностных реакций с различными адсорбционными центрами поверхности. Для очень чистых монокристаллов это, с одной стороны, различные макроскопические структуры-грани разных индексов, ребра, вершины, дислокации и прочие протяженные нарушения структуры из-за аномалий роста. С другой стороны, это такие микроструктурные образования, как вакансии кристаллической решетки, места па поверхности, находящиеся над атомами и между ними. В кристаллических соединениях — это ионы в аномальном валентном состоянии или в аномальном окружении. Значение микродефектов различного типа убедительно показывают исследования хемосорбции и катализа на твердых телах, искусственно активированных ионизирующим излучением. При этом в ряде случаев, например при облучении 3102 -радиацией, удается связать появление или сильное повышение каталитической активности определенного типа с образованием конкретных химических форм, нередко с участием примесей. Убедительные примеры приводятся в содержательном обзоре Тэйлора [81]. В этом обзоре, в частности, убедительно показано значение микропримесей ионов АР+, обычно присутствующих в ЗЮг, в образовании активных центров при 7-облучении. [c.55]

Часть жидкой физически активной среды, проникающей в структуру деформируемой полимерной пленки, в результате сложных структурных перестроек может оказаться заключенной в микродефекты и поры, не сообщающиеся с жидкостью, окружающей пленку. Доля закрытых микрополостей в общем объеме структурной дефектности полимера зависит от структуры полимера, условий вытяжки пленки и свойств жидкости. Количество закрытых полостей в пленке, деформированной в жидкой среде, может быть приблизительно оценено по изменению массы пленки при сушке. Жидкость, находящаяся в поверхностных микропорах или имеющая микрокапиллярную связь с атмосферой, в процессе сушки покидает полимерную пленку значительно быстрее, чем герметично запечатанная в микропорах, поэтому вакуумированием или многочасовой сушкой можно достаточно точно выделить и взвешиванием оценить долю жидкости, заключенной в замкнутых микропорах. Как показано на рис. 1.4, доля закрытых микродефектов в пленке из аморфного полиэтилентерефталата нелинейно возрастает с увеличением степени вытяжки и становится значительной при 3-4-кратном удлинении пленки. При этих удлинениях в пленках из полиэтилентерефталата наблюдается боковая контракция, уплотняющая структуру полимера, с которой, по-видимому, и связано нелинейное увеличение доли замкнутых микрополостей. В пленках из кристаллических полимеров, вынужденная высокоэластическая деформация которых в физически активных средах реализуется путем развития шейки, соотношение между открытыми и закрытыми микродефектами практически не изменяется в процессе стационарного роста шейки (см. разд. 1.1.2), так как боковая контракция пленки осуществляется локализованно в переходном участке шейки. [c.63]

Вторым этапом структурного капсулирования, на котором возможно изменение соотношения компонентов жидкой композиции, поглощенной полимером при вытяжке, является изометрическая термообработка пленки. Очевидно, что при термообработке жидкая композиция, содержащаяся в микропористой полимерной матрице, будет терять легколетучие компоненты и обогащаться нелетучими. Однако, поскольку в структуре кристаллических фторполимеров, вытянутых до предельной деформации, преобладает пористость закрытого типа, то в общий эффект изменения состава капсулируемой жидкости при термообработкГё должна внести существенный вклад селективность проницаемости полимера по компонентам раствора. Соотношение избирательного испарения компонентов из открытых микропор и их диффузии сквозь полимерную пленку из микроячеек зависит от физических свойств капсулируемых веществ, структуры и физико-химических свойств пленки, термодинамического сродства компонентов раствора и полимера, а также температуры среды и времени термообработки. Многообразие факторов, определяющих состав капсулированного раствора, затрудняет прогнозирование его изменений в процессе капсулирования с помощью известных закономерностей массопереноса. Сложность аналитических оценок обусловлена также тем, что массообменные процессы во время термообработки протекают в неравновесных условиях при непрерывно изменяющейся температуре и, следовательно, при изменении физического состояния полимерной матрицы и фазового состояния одного из компонентов капсулируемой жидкой смеси. Последнее обстоятельство послужило основанием для проведения модельных экспериментов, позволяющих оценить изменение состава раствора, включенного в структурные микродефекты пленки различной формы, под действием теплового удара. [c.88]