5.Дефекты кристаллической решетки керамических материалов

Несовершенства (дефекты) строения реальных кристаллов металла. Описанная в предыдущем разделе кристаллическая решетка является идеальной. На основе физики твердого тела теоретически найденымеханические характеристики, которые должны быть у кристаллов строго идеальной структуры. Сопоставление этих характеристик с обнаруживаемыми в опыте показывает значительное (в десятки и даже в сотни раз) превышение теоретическими значениями опытных. Последнее расхождение объясняется тем, что в реальных кристаллах всегда имеются отклонения от идеального характера атомной решетки, называемые несовершенствами или дефектами строения кристаллов ). Известны различные типы дефектов классификация их дана в табл. 4.3.  [c.233] Строение реальных кристаллов сугцественно отличается от строенияидеальных кристаллов наличием различного вида дефектов. Дефекты кристаллической решетки играют очень важную роль в формировании и протекании процессов деформации и разрушения твердых тел. Дефекты в кристаллах подразделяют на точечные, од-Н0-, двух- и трехмерные [37, 73, 74, 279.  [c.23] Влияние всех этих факторов на механизм разрушения целесообразно рассмотреть начиная со случая работы деталей при умеренных температурах (ниже минимальной температуры рекристаллизации, т. е. в два раза более низкой, чем температура плавления соответствующих материалов) и при монотонно возрастающей нагрузке. В этом случае существуют два основных механизма разрушения материала первый характеризуется доминирующей ролью пластического течения, а второй —распространением трещин. Способность металлических кристаллов к пластической" деформации, определяющая пластичность металлов при умеренных температурах, объясняется с позиции теории дислокаций, которую развивает раздел физики твердого тела, называемый дислокационной физикой. Эта теория исходит из того положения, что хотя кристаллы имеют строго периодическое строение, но в реальных кристаллах даже в условиях идеального термодинамического равновесиявозможно существование дефектов кристаллической решетки.  [c.80] Строение реальных кристаллов. Исследованиями структур кристаллов доказано, что указанные выше кристаллические решетки являютсяидеальными кристаллами. Реальные кристаллы имеют значительные отклонения в строении решетки (фиг. 5). Причины, вызывающие искажение кристаллической решетки, различны температурные условия, при которых образуются кристаллы (нагрев и скорость охлаждения,условия охлаждения), напряжения в металле, вызываемые механическими воздействиями. При этом происходят смещения атомов в кристалле, называемые дислокациями, образуется решетка с узлами, не заполненными атомами (фиг. 6). Эти дефекты в кристаллической решетке приводят к резкому ухудшению свойств металлов, особенно механических, благодаря чему область  [c.11] Исследование строения металлов при помощи электронного микроскопа ирентгеновский анализ показали, что строение реальных кристаллов металлов в отличие от идеальных характеризуется большим количеством несовершенств (дефектов), влияющих на свойства металлов. В ряде случаев искажение кристаллической решетки вызывается дислокациями — нарушениями правильного кристаллического строения вследствие отклонения отдельных атомов или их групп от положения устойчивого равновесия. Дислокации возникают в процессе кристаллизации металла из расплава.  [c.61] Атомная решетка реальных кристаллов не является идеальной по построению. Дефекты кристаллической решетки (рис. 1.4) в виде вакансий 1 или дислокаций 2 приводят к созданию областей с повышеннойсвободной энергией в результате отсутствия уравновешенных связей. В местах с повышенной свободной энергией активность прилежащих атомов повышена, поэтому выход дефектов кристаллического строения на свариваемые поверхности создает условия, требуемые для образования центров схватывания. Движению и выходу на поверхность дефектов кристаллического строения способствует деформация свариваемых поверхностей. Показателем способности металла к выходу дислокаций на поверхность при деформации может служить энергия активации сдвига  [c.12] Дефекты кристаллического строения. Реальный металлический кристаллвсегда имеет большое количество дефектов кристаллического строения, которые нарушают периодичность расположения атомов вкристаллической решетке. Дефекты оказывают значительное влияние насвойства металла. По геометрическим признакам они подразделяются на точечные, линейные и поверхностные.  [c.12] Дефекты в реальных кристаллах искажают кристаллическую решетку, оказывают существенное влияние на все свойств материала, поэтому знание дефектного строения и управление им при создании материалов и изделий имеет большое значение.  [c.34] Прочность кристаллов и сопротивление пластическому деформированию. Разрушение кристаллической решетки возможно в результате преодоления междуатомных сил, величина которых приближенно определяется по формуле (63.1). Разрушающее напряжение, подсчитанное в предположении о том, что решетка является геометрически совершенной, называетсятеоретической прочностью кристалла. Расчеты дают для теоретической прочности значения, во много раз превышающие фактически наблюдаемые. Низкая прочность реальных кристаллов объясняется тем, что они всегда имеют дефекты строения и разрушения начинаются со слабого места, при этом  [c.141] Характер разрушения керамических материалов в зависимости от их фазового состава различен. Их разрушение при сжатии, изгибе или растяжении происходит либо по телу стекловидной фазы, либо по кристаллам. В некоторых случаях в материалах чисто кристаллического строения разрушение происходит по границам зерен без нарушения их -целости. В керамике кристаллического строения прочность связана сэнергией кристаллической решетки данного вещества, с межатомными силами. Если керамика, например муллитокремнеземистая и стеатитовая, содержит значительное количест--во стекловидной фазы, то разрушение обычно происходит в первую очередь по стеклу, обладающему меньшей прочностью. Однако в некоторых случаях при минимальном содержаниистекловидной фазы, находящейся в сжатом упрочненном состоянии, первоначальное разрушение может произойти и по телу кристалла. Прочность бездефектного тела связана с силами внутриатомной связи. В большинстве керамических материалов наиболее прочная связь — ионная. Однако для некоторых бескислородных материалов характернаковалентная связь. В реальных керамических материалах имеется большое количество дефектов как на микро-, так и на макроуровне, приводящих к концентрации напряжений.  [c.6] Приведенные здесь пределы прочности установлены экспериментальным путем. Они во много раз (в 100 раз и более) меньше теоретических значений, подсчитанных исходя из сил межатомных связей. Это объясняется отклонением строения реальных кристаллов металла от идеального троения криеталляческих решеток, т. е. несовершенством (дефектами) кристаллических решеток реальных металлов. Наибольшее влияние на снижение прочности металла оказывают чисто геометрические нарушения идеального строения кристаллов, называемые дислокацией. Другие нарушения (атомные пропуски—вакансии, расположение чужеродных атомов в межузлнях решетки и т. д.) незначительно влияют на прочность металла.,  [c.35] В совершенном кристалле должно быть правильное периодическое расположение атомов, простирающееся до бесконечности. Но в действительности таких кристаллов не существует. В реальных кристаллахправильное строение всегда имеет определенные нарушения — дефекты. Все дефекты в кристаллах разделяют на четыре группы точечные, линейные, поверхностные (плоские), объемные. Точечные дефектыбесконечно малы в трех измерениях, к ним относятся вакансии — узлыкристаллической решетки, не занятые атомами, дислоцированные атомы, расположенные в междуузлиях, атомы примесей и т. п. Линейные дефектымалы в двух измерениях, а в третьем имеют значительную протяженность. К ним относятся дислокации. Дефекты упаковки — нарушения в чередовании плотноупа-кованных атомных плоскостей, границы двойников и т. д.