Металл материалдары
Кристалл торларының ақаулары
жүктеу/скачать 6.13 Mb.
|
| 1.3 Кристалл торларының ақаулары
Әрбір нақты кристалдың құрылысында ақаулар кездеседі. Ақаулар геометриялық тұрғысына қарай нүктелік, сызықтық және беттік ақау болып ажыратылады. 1.3.1 Нүктелік ақаулар Мұндай ақаулардың мөлшері бірнеше атомдар диаметрінен аспайды. Нүктелік ақауларға вакансиялар, түйінаралық кірме атомдар жатады (7- сурет). Кинетикалық энергиясы басым атомдар қыздыру үстінде үздіксіз орын ауыстыруда болады. Кейбіреуі беткі қабатқа жетіп жойылып, кейбіреуі түйінаралықта орналасады. Жойылған атомдардың босатқан орнын басқа атомдар басады. Сөйтіп, жылулық «бос орын» түзіледі. Мұндай «бос орынның» пайда болуына түйіршіктің шекаралары, босаған беттер, қуыстар, жарықшалар түрткі болады. «Бос орын» ақаулары қыздырудан ғана емес, пластикалық деформация, қайта кристалдану т.б. өңдеулерден де пайда болуы мүмкін. Түйінаралық ақау атомдардың тор түйінін босатып, кристалдардың аралығына орналасуынан туады. Тығыз орналасқан торларда «түйінаралық» ақаудың пайда болуына жұмсалатын энергия жылулық бос орын тудыратын энергиядан жоғары болу керек. Сол себепті металдарда «бос орын» ақауы көп тараған. Нүктелік ақаулар металл құрамындағы кірмелердің әсерінен де болады. Кірме атомдар негізгі металдың атомдарының орнына немесе түйін аралықта орналасып, торды бұзады. Пайда болған бос орын диффузия тудырады. Нүктелік ақаулар металдың электр өткізгіштігіне, магниттігіне, фазалық өзгеруіне әсерін тигізеді. 1- кірмелі алмасу атомдары; 2, 4 – вакансия; 3 – кірме ену атомы; 5 – бос орын және түйінаралық ақау; 6 – алмасу және ену атомдары. 7- сурет. Кристалдағы нүктелік ақаулар сұлбасы. 1.3.2 Сызықтық ақаулар Сызықтық ақаулар екі өлшемде - кіші мөлшерде және үшінші өлшемде созылып орналасады. Мұндай ақаулар бірнеше бос орын немесе түйінаралық ақаулардың жиынтығы болуы да мүмкін. Сызықтық ақаулардың ерекше және маңызды түрлеріне шеттік және бұрандалық дислокациялар жатады. Шеттік дислокация – тордағы «артық» атомдық жартылай жазықтықтың немесе экстражазықтықтың шекарасы (8 а,б, в, г - суреті). Кристалдағы дислокациялар жылжудың әсерінен туады. Түскен күштің әсерінен кристалдың үстіңгі бөлігі астыңғы бөлігіне қарағанда бір атомаралық қашықтыққа жылжыды деп белгілесек, онда жылжу жазықтығындағы жылжу жүрген АВС бөлігімен жылжу жүрмеген бөліктің араларындағы АВ шекарасы осы дислокация болады (8,а - сурет). Жаңадан пайда болған жазықтық экстражазықтық деп аталады. Экстражазықтықтың АВ шеті шеттік дислокацияны көрсетеді. Ол жылжу жазықтығының бойымен ( жылжу векторына перпендикуляр) кристалдың қалыңдығын түгел қамтып өтеді. Дислокациялық сызықтар кристалдың ішінде аяқталмай, оның бетіне шығып, басқа дислокацияларға жетіп аяқталады немесе тұйық дислокациялар тұзағы түзіледі. Үстіңгі бөліктегі экстражазықтық оң аталып, таңбасымен, төменгі бөліктегі экстражазықтық теріс аталып, Т таңбасымен белгіленеді. Шағын ғана жанама кернеудің әсерінен дислокация оңай орын ауыстырып, толық жазықтыққа айналып кетеді де, экстражазықтық міндетін іргелес жазықтықтар атқарады. Бір таңбалы дислокация тебіліп, әр таңбалы – бір-біріне тартылады. Әр таңбалы дислокациялардың жақындауы бірін-бірі жоюына әкеліп соқтырады. а) шеттік дислокация тудырған сырғу; б) шеттік дислокацияның кеңістік схемасы; в, г) дислокация маңындағы атомдардың орналасу схемасы. 8 – сурет. Шеттік дислокациялар (- сырғу векторы). 1.3.3 Бұрандалық дислокация Атом жазықтықтары бұралып, бұрандалы жазықтық бойынша қоршаған EF түзу сызығы бұрандалы дислокацияны көрсетеді (9 - сурет). Бұрандалы дислокацияның пайда болу себебі - шеттік дислокация сияқты кристалдың Q жазықтығы бойымен жартылай сырғуы. Бұрандалы дислокация сырғу векторына параллель болып орналасқан. Сағат тілінің жүру бағытымен орналасқан дислокация оң, кері бағыттағы - сол деп аталынады. Дислокациялардың қандай түрінің болса да ең маңызды сипаттамалары кристалдық тордың бұзылу энергиясы. Мұндай бұзылу белгісі Бюргерс векторы арқылы анықталынады. Ол үшін идеалды тор мен дислокацияның әсерінен бұзылған нақты тор салыстырылады. 10- суретте көрсетілгендей екі тордың айналасына Бюргерс контуры салынады. Шеттік дислокацияның Бюргерс векторын анықтау үшін дислокацияны айналдыра АВСДЕ контурын салайық (10 - сурет). А нүктесінен бастап төменнен жоғары қарай сағат тіліне қарсы бағытта алты атомаралық қашықтық сайын кесінділер белгілеп, АВ, ВС, СД, ДЕ контурын жүргізейік. А нүктесінде контур жабылып, ДА учаскесіне тек бес кесінді кіреді. Дислокациясы жоқ кристалдағы мұндай учаске басқа учаскелердегідей алты кесіндіден тұрады. а) Q – жазықтығының бойындағы толық емес сырғудан пайда болған EF дислокациясы; б) бұрандалы дислокация аймағындағы атомдардың орналасуы. 9 – сурет. Бұрандалы дислокация Сырғанау процесінде пайда болған жылжудың шамасы мен бағыты Бюргерс векторы арқылы анықталынады. Бұрандалы дислокациясы бар кристалдың Бюргерс векторы осыған ұқсас анықталынады. Дислокациялар металдардың кристалдану процесінде, пластикалық деформациялануда және фазалық өзгеру процестерінде пайда болады. Дислокация құрылымының маңызды сипаттамасына дислокация тығыздығы жатады. Дислокация тығыздығы P деп кристалдың бірлік көлеміне U (см3) келетін дислокацияның ұзындық жиынтығы L (см) түсіндіріледі. а) нақты кристалл жазықтығы б) идеалды кристалл жазықтығы 10 – сурет. Бюргерс векторы арқылы анықтау сұлбасы. Сонымен, дислокация тығыздығы Р (см –2 ) , P = L/U. Дислокация тығыздығы экспериментті жолмен шлифтің бірлік ауданына шыққан дислокация сызықтарының санын есептеу арқылы анықталынады. Металл кристалдарында дислокациялар көп мөлшерде (106 – 1012 см2) кездеседі, тез орын ауыстырып отырады және көбеюге бейімді. Металдың механикалық және басқа қасиеттеріне дислокациялардың тек тығыздығы ғана емес металл көлемінде орналасуы да үлкен әсерін тигізеді. 1.3.4 Беттік ақаулар Суыту кезіндегі кристалл бөлшектерінің қосылған жерлерінде атомдардың реттілік орналасу тәртібінің бұзылғаны байқалады. Кристалдардың шекараларында атомдардың ретпен орналасуы мейлінше бұзылған, кристалдың мөлшерімен салыстырғанда жұқалтаң (5…10 атом диаметріндей) беттік зона пайда болуы мүмкін. Мұндай ақаулар беттік немесе екі өлшемдік кластарына жатады. Шекара тұсындағы атомдардың орналасу тәртібінің бұзылуына көбінесе сырттан түскен кірмелердің шоғырлануымен қатар кристалл құрылысының идеалды болмауы әсер етеді. Әрбір кристалл көптеген блоктардан, мөлшері 10-3 … 10-5 см дара элементтерден тұратыны анықталған. Әрбір блок бір - біріне бірнеше минуттық мөлшердегі бұрышқа бұрылып орналасқан. Бірнеше блоктан тұратын ірі бөлшектер субтүйіршіктерді құрайды. 2 КРИСТАЛДАНУ КЕЗІНДЕ МЕТАЛЛ ҚҰРЫЛЫМЫНЫҢ ҚАЛЫПТАСУЫ жүктеу/скачать 6.13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|