Деформационные свойства кристаллических тел
На рис. 1.28 показано возникновение и развитие остаточной деформации в кристалле под действием сдвигающей силы. (рис. 1.28, б). После снятия внешней нагрузки одна часть кристалла остается смещенной относительно другой (рис. 1.28, г).
В кристалле существуют избранные плоскости и направления, по которым протекает процесс скольжения, рис. 1.29.
Рис. 1.28. Деформация кристалла под действием внешней силы:а) - ненапряженный кристалл; б) — упругая деформация,; в) —пластический сдвиг (скольжение), г) —остаточная деформация
Рис. 1.29. Плоскости и направления скольжения
Рекристаллизация
При рекристаллизации возникают и растут новые кристаллы. Происходит изменение микроструктуры образца и переход его из монокристаллического в поликристаллическое состояние.
Подавляющее большинство реальных твердых тел представляют собой поликристаллические агрегаты, состоящие из огромного числа кристалликов, произвольно ориентированных и прочно сросшихся между собой (рис.1.30).
Рис. 1.30. Структура поликристалла
Дислокации
Основным механизмом пластического течения кристаллов является сдвигообразование.
Рис. 1.36. Расположение атомов в плоскости,
Перпендикулярной линии дислокации
Дислокация занимает область, в которой атомы смещены из положений равновесия.
В результате такого сдвига в верхней части решетки появляется «лишняя» атомная плоскость ОМ. Такая дислокация называется краевой.
Помимо краевых существуют винтовые дислокации, которые возникают при смещении одной части кристалла, рис 1.37.
Рис.1.37. Образование винтовой дислокации
Количественная характеристика числа дислокаций– это плотность дислокаций, равная числу дислокационных линий, пересекающих единичную площадку поверхности кристалла.
В наиболее совершенных кристаллах кремния и германия плотность дислокаций равна 102 см‑2.
Явления упрочнения
Явления упрочнения при введении примесных атомов, при закалке, старении находят широкое практическое применение, позволяя улучшать физико-механические свойства металлов и сплавов.
Физические свойства пленок и покрытий
Широкое применение в радиоэлектронике получили тонкие металлические, полупроводниковые и диэлектрические пленки, выращиваемые на неориентирующих и ориентирующих подложках.
Адгезия пленок и покрытий
Адгезия широко используется в пленочной электронике при нанесении на твердые подложки тонких пленок — металлических, диэлектрических, маскирующих и защитных, в процессах пайки, получении герметичных соединений стекла и металла, при защите полупроводниковых приборов полимерными компаундами, при получении антикоррозионных покрытий, при склеивании тел.
Адгезия является результатом проявления сил молекулярного взаимодействия между подложкой и наносимым слоем — ван-дер-ваальсовых, валентных, металлических.
Адгезия, обусловленная ионной связью, иллюстрируется рис.2.11.
Рис. 2.11. Адгезия между пленкой и поверхностью
При холодной сварке двух пластичных металлов с помощью пуансонов П1 и П2 (рис. 2.12) между поверхностями возникает металлическая связь, обусловливающая адгезию.
Рис.2.12. Образование металлического соединения (зоны схватывания ЗС) между пластичными металлами 1 и 2 при сильном сжатии
Металлическая связь возникает также при пайке, когда на свежепротравленную поверхность металла наносится расплавленный припой, хорошо смачивающий эту поверхность.
Спай стекла с металлом.
Для образования прочного герметичного соединения металла со стеклом при высокой температуре происходит частичное растворение окисла металла и вхождение его в качестве компоненты в приповерхностные слои стекла. Это приводит к образованию прочной связи металла со стеклом.
Рис. 2.13. Структура силикатных стекол: а — кремнийкислородные тетраэдры силикатных стекол; б — трехмерная сетка стекла, построенная из кремнийкислородных тетраэдров.