Навигация
6. Двовимірні дефекти.
Такими дефектами у кристалах є межі між ділянками кристала, поверненими на різні (малі) кути по відношенню один до одного; межі двійників, дефекти упаковки (одноатомні двійникові шари), межі електричних і магнітних, антифазні межі в, межі включень іншої фази (наприклад, мартенситною), межі зерен (кристалітів) у агрегатах кристалів.
Кристаліти – дрібні кристали, що не мають ясно вираженої огранованої форми. Кристалітами є кристалічні зерна в різних полікристалічних утвореннях: металевих злитках, гірських породах, мінералах і т.п.
6.1 Двійкування
Двійкування – утворення в монокристалі областей із закономірно зміненою орієнтацією кристалічної структури. Структури двійникових утворень є або дзеркальним віддзеркаленням атомної структури материнського кристала (матриці) в певній площині (площини дефекту), або утворюються поворотом структури матриці навколо кристалографічної осі (осі дефекту) на деякий кут, постійний для даної речовини, або іншими перетвореннями симетрії. Пара — матриця і двійкове утворення — називається двійником.
Двійкування відбувається в процесі зростання кристалів через порушення в укладанні атомів при наростанні атомного шару на зародку або на готовому кристалі (дефекти упаковки), а також при зрощенні сусідніх зародків (двійники зростання, рис. 15).
Двійкування відбувається також завдяки деформації при механічній дії на кристал — при ударі вістря, розтягуванні, стисненні, крученні, вигині і т.д. (механічні, двійники), при швидкому тепловому розширенні і стисненні, при нагріванні деформованих кристалів (двійники рекристалізації), при переході з однієї модифікації кристала в іншу.
Перекидання частини або всього кристала в двійникове положення у металів здійснюється пошаровим ковзанням атомних площин. Кожен атомний шар послідовно зміщується на долю міжатомної відстані, при цьому всі атоми в двійниковій області переміщаються на довжину, пропорційну їх відстані від площини двійкуванння (площини дзеркального віддзеркалення). У інших кристалів цей процес складніший, наприклад у кальциту CaCO3 додається обертання груп CO3. Механічні двійники утворюються в тих випадках, коли деформація ковзання у напрямі прикладеної сили ускладнена.
Двійкування може супроводжуватися зміною розмірів і форми кристала, що характерний, наприклад, для CaCO3. Двійкування CaCO3 можна здійснити натисненням леза (рис. 16, а), при цьому в двійникове положення переходить ділянка в правій частині кристала (рис.16, б).
Двійникування із зміною форми мають місце у всіх металів, напівпровідників — кременя і у багатьох ін. кристалів. Інший вид двійникування, що не викликає зміни форми кристала, спостерігається, наприклад, у кварцу і тригліцинсульфату.
Якщо однорідність структури монокристала порушена численними двійниковими утвореннями, то його називають полісинтетичним двійником (рис. 17).
У кристалах сегнетоелектриків двійникові утворення є одночасно сегнетоелектричними, причому вони характеризуються різними оптичними властивостями (рис. 18).
Двійкування сильно впливає на механічні властивості кристалів: міцність, пластичність, крихкість, а також на електричні, магнітні і оптичні властивості. Двійкування погіршує якість напівпровідникових приладів. Закономірності механічного двійкування кристалів використовуються в геології для діагностики мінералів і для з'ясування умов утворення гірських порід. Розподіл двійникових прошарків в породоутворюючих мінералах дозволяє характеризувати дії, яким піддавалася порода. Механічні двійкування враховуються геологами і петрографами при аналізі перебігу гірських порід після їх деформації.
Багато які з поверхневих дефектів є рядами і сітками дислокацій, а сукупність таких сіток утворює в полікристалах межі зерен; на цих межах збираються домішкові атоми і чужорідні частинки.
Об'ємні дефекти. До них відносяться скупчення вакансій, що створюють пори і канали; частинки, що осідають на різних дефектах (що декорують), наприклад бульбашки газів, бульбашки маткового розчину; скупчення домішок у вигляді секторів (пісочного годинника) і зон росту.
У кристалах дефекти викликають пружні спотворення структури, що обумовлюють, у свою чергу, появу внутрішньої механічної напруги. Наприклад, точкові дефекти, взаємодіючи з дислокаціями, зміцнюють або руйнують кристали. Дефекти у кристалах впливають на спектри поглинання, спектри люмінесценції, розсіяння світла в кристалі і т.д., змінюють електропровідність, теплопровідність, сегнетоелектричні властивості, магнітні властивості і т.п. Рухливість дислокацій визначає пластичність кристалів, скупчення дислокацій викликають появу внутрішньої напруги і руйнування кристалів. Дислокації є місцями скупчення домішок. Дислокації перешкоджають процесам намагнічення і електричної поляризації завдяки взаємодії з межами доменів. Об'ємні дефекти знижують пластичність, впливають на, на електричні, оптичні і магнітні властивості кристала так само, як і дислокації.
Висновки
Дослідження дефектів досягло високого рівня розвитку і має в своєму розпорядженні такі прилади, які дозволяють здійснювати автоматичну оцінку отриманих даних, однак виготовлення зразків все ще відбувається вручну за допомогою порівняно простого обладнання.
Хоч для окремих операцій і розроблені автоматичні прилади, до цього часу виготовлення залишається свого роду мистецтвом, яке потребує спеціальних знань і досвіду практичної роботи.
Практичне вивчення процесу кристалізації, причин виникнення дефектів включає в себе багато різноманітних процесів і методів з відповідними інструментами, приладами, а також основними і допоміжними матеріалами.
З розвитком промисловості і народного господарства зростає значення металів і їх сплавів як будівельних і конструкційних матеріалів. Тому існує проблема, яка полягає у вдосконаленні виробництва матеріалів, дослідженні можливих дефектів і раціональні методи виключення їх появи і контролю.
Перспективами є впровадження сучасного найновітнішого обладнання, яке дозволить з високою точністю визначити можливість появи дефекту і у досить короткі строки по можливості усунути їх.
Список використаної літератури:
1. Лейбфрид Г., Микроскопическая теория механических и тепловых свойств кристаллов, пер. с англ., М., 1963;
2. Марадудин А., Дефекты и колебательный спектр кристаллов, пер. с англ., М., 1968;
3. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, 2 изд., М., 1964: их же, Теория упругости, 3 изд., М., 1965 (Теоретическая физика, т. 7):
4. Киттель Ч., Введение в физику твердого тела, пер. с англ., М., 1963.
5. Шубников А. В., Как растут кристаллы, М.— Л., 1935; его же. Образование кристаллов, М.— Л., 1947;
6. Кузнецов В. Д., Кристаллы и кристаллизация, М., 1953;
7. Маллин Д ж., Кристаллизация, пер. с англ., М., 1965;
8. Хонигман Б., Рост и форма кристаллов, пер. с нем., М., 1961;
9. Матусевич Л. Н., Кристаллизация из растворов в химической промышленности, М., 1968;
10. Палатник Л. С., Папиров И. И., Эпитаксиальные пленки, М., 1971.
11. Уэрт Ч., Томсон P., Физика твёрдого тела, пер. с англ., М., 1966; Киттель Ч., Введение в физику твёрдого тела, пер. с англ., 2 изд., М., 1963.
12. Пекар С. И., Исследования по электронной теории кристаллов, М. — Л., 1951; Кац М. Л., Люминесценция и электронно-дырочные процессы в фотохимически окрашенных кристаллах щёлочно-галоидных соединений, Саратов, 1960;
13. Марфунин А. С., Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах, М., 1975.
14. Котрелл А., Теория дислокаций, пер. с англ., М., 1969;
15. Бюренван Х. Г., Дефекты в кристаллах, пер. с англ., М., 1962;
Похожие работы
... термічне і іонно-плазмове розпилювання, хімічне і електрохімічнео садження, гарт з рідкого стану і механічне легування (механо-активований синтез).[4] ІІІ. МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ АМОРФНИХ МЕТАЛІВ 3.1 Методи розпилювання Методи розпилювання, що застосовуються для швидкого загартування з розплаву, розрізняються по механізму розпилювання і за способом охолоджування крапель, що утворюються. ...
... - ця зварювання нагадує зварювання штучними електродами, тому що склад шихти може бути підібраний аналогічно обмазці електродів і дозволяє не тільки захищати розплавлений метал, але і легувати його, що практично неможливо при зварюванні під флюсом і в захисних газах. 2.1.1 Технологія зварювання вугільними і графітовим електродом Вугільні електроди складаються з аморфного електротехнічного вугі ...
... впливу технологічних факторів, що вивчаються, на ступінь ураженості злитку усадковою раковиною та розвитком окремих зон кристалізації. Таблиця 2.1Результати експериментів № п.п. Фактори технології розливки Найменування параметрів % Усадкової раковини Примітка (характеристика зон кристалізації) 1 Форма виливниці З розширенням уверх З розширенням униз 2 ...
... предметів туалету й ін. Томпак – сплав міді з цинком (10-12%). Застосовують для виготовлення ювелірної галантереї, стопок і інших побутових предметів. Існує кілька класифікацій ювелірних каменів. У торгівлі і промисловості ювелірні камені класифікують по їхній відносній цінності на дорогоцінні, напівкоштовні і виробні. Дорогоцінні і напівкоштовні камені звичайно прозорі, вироблені – непрозорі ...
0 комментариев