Дәріс Пәннің мақсаттары мен міндеттері. Материалтанудың даму бағыттары
жүктеу/скачать 1,5 Mb.
|
ЛЕКЦИИ по ФИЗ МАТ 1-15 лекции
| Дәріс 3. Металдар құрылысының ақаулары. Шоттки және Френкель ақаулары. Дислокациялар. Металл қасиеттерінің олардың құрылымына байланыстылығы.
Идеалды кристалдар өте жоғары теориялық беріктікке ие, ал нақты кристалдардың беріктігі теориялық беріктікке қарағанда әлдеқайда төмен (10...1000 есе). Сондықтан нақты кристалдардың беріктігін арттыру үшін ақаулардың концентрациясын жоғарылату қажет. Ол үшін легірлеу арқылы беріктендіру, термиялық және химия-термиялық өңдеу қолданылады. Нақты кристалдарда әрқашан түрлі құрылымдық ақаулар байқалады. Олар кристалл торында атомдардың орналасу ретінің бүлінуінен түзіледі. Кристалл торының бүлінуінің түрі мен дәрежесіне қарай металдың қасиетіне әсері де әркелкі болады. Кристалдың құрылымдық ақаулары геометриялық белгілері бойынша нүктелік, сызықтық, беттік және көлемдік деп ажыратылады. Енді осылардың әрқайсысына тоқталып кетейік. Нүктелік ақауларға вакансиялар және түйінаралық атомдар жатады. Нүктелік ақаулардың өлшемдері бірнеше атом диаметрінен аспайды. Олар атомдардың жылу тербелістері, пластикалық деформация, металда зиянды қоспалардың пайда болуы нәтижесінде түзіледі. Атомдар кристалл торының түйінінде тербелмелі қозғалыста болатындығы белгілі, ал температураның өсуі тербелмелі қозғалыстың амплитудасын жоғарылатады. Металдың берілген кристалдық торындағы атомдардың энергиясы бірдей (орташа) болады, бірақ кейбір атомдардың энергиялары орташа шамадан жоғары болатындықтан бір жерден екінші жерге жылжуы мүмкін. Жылжып кеткен атомның босаған орнын – вакансия дейміз. Мұндай атомдар, әсіресе беткі қабатқа жақын орналасқан жазықтықтың бетіне шығып, ал олардың орнына беткі қабаттан алыс орналасқан келесі қабаттардың атомдары жылжып орын алады. Сонымен вакансия кристалдық торға терең ене береді. Нәтижесінде вакансия кристалдық торды бұрмалайды (4 а сурет). Температура көтерілген сайын және қысыммен өңдеуден кейін және басқа да өңдеу түрінен кейін вакансиялар саны көбейеді. Металдарда және олардың қорытпаларында диффузия процесі көбінесе вакансия механизмі бойынша өтеді. Диффузияның вакансия механизімі: вакансия орнына бірінші атом ауысады, ал бірінші атом орнына екінші атом, сөйтіп бірінің босаған орнын келесі атом толтыра береді. 4 сурет. Кристалл торының нүктелік ақаулары: а — вакансия; б — түйінаралық атом Түйінаралық ақаулар – атомның кристалл торының түйінінен түйіндер арасына өту нәтижесінде түзіледі. Ал кристалл торының түйінінен атом түйін арасына өтуінен вакансия түзіледі. Нүктелік ақаулардың болуы кристалл торының бұрмалануына себеп болады (4 ә сурет). Сызықтық ақаулар дислокация (5 сурет) деп аталады. Дислокацияның келесі түрлерін ажыратуға болады: шеткі, бұрама және аралас. Шеткі дислокация кристалл торының жергілікті бұрмалануы нәтижесінде түзілсе, ал бұрама дислокация кристалдың жазықтық бойымен толық емес жылжуы нәтижесінде түзіледі. Дислокациялар кристалдану процесі, термиялық және химия-термиялық өңдеулер, пластикалық деформация және қорытпалардың құрылымына ықпал ететін басқа да әсерлердің нәтижесінде түзіледі. Дислокация үлкен жылжымалылықпен ерекшеленеді, ол кристалл торының дислокациясы бар аумағының серпімді бұрмалануымен байланысты, ал жылжытылған атомдар тұрақты күйге ауысуға тырысады. Металдардың қасиетіне дислокациялардың тек қана тығыздығы емес, сонымен қатар олардың көлемде орналасуы да әсер етеді. а ә 5 сурет. Шеткі дислокация: а – дислокацияның түзілуі; ә – атомдардың АD сызығына перпендикуляр жазықтықта орналасуы Беттік ақаулар – түйіршіктердің арасындағы жазықтық, демек шекаралар. Түйіршіктер арасындағы шекараның ені 5-10 атом аралыққа тең. Техникалық металдардың шекараларында қоспалар шоғырланады. Түйіршік шекараларында атомдардың орналасуы оның ортасындағы атомдардың орналасуына қарағанда ретсіз болады. Көлемдік ақауларға қуыстар мен макрожарықшалар жатады. Аталған барлық ақаулардың металдар мен олардың қорытпаларының қасиеттеріне әсері мол. жүктеу/скачать 1,5 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|