2.6. Дефекты упаковки и частичные дислокации

Дефекты упаковки, границы зёрен и двойников, границы доменов, поверхность кристалла относятся к двухмерным дефектам.

Дефекты упаковки связаны с частичными или неполными дислокациями. Дислокации, рассмотренные выше, называют совершенными, полными или единичными.

Образовать частичную дислокацию можно, сделав разрез в кристалле по поверхности кристалла, сместив края разреза на вектор . Если векторменьше постоянной решётки (расстояния между узлами решётки), то наблюдается несовпадение решёток по обе стороны поверхности надреза. Край поверхности несовпадения называют частичной дислокацией ( при образовании единичной дислокации решётки с обеих сторон совпадают). Частичные дислокации имеют место в плотно упакованных кристаллах.

Рассмотрим гранецентрированную кубическую решётку (ГЦК, рис. 2.9). Её структуру можно представить как серию плотно упакованных плоскостей, уложенных друг на друга. Это плоскости (1, 1, 1) на рис.6 . Пусть А, В, С, D, Е… - атомы, лежащие в параллельных плоскостях (1,1,1). В проекции на одну из плоскостей (1,1,1) атомы D совпадут с атомами А, атомы Е- с атомами В и т.д., т.е. всю последовательность плотно упакованных плоскостей можно записать так: АВСАВС… .

Если произвести сдвиг верхнего слоя атомов в одной из плоскостей (1,1,1) на расстояние АА, то атомы вышележащей плоскости попадут из лунки А снова в лунку А; т.е. после смещения структура вдоль плоскости скольжения восстанавливается.

Если же произвести сдвиг верхней плоскости на b₂ или b₃, то атомы из лунки А попадут в лунку С или из С в А (рис.2.10). При этом нарушается порядок чередования плоскостей (1,1,1). Вместо обычной последовательности АВСАВС… возникает последовательность …АВСАВАВСАВС… . Таким образом, в ГЦК- структуре возникает тонкая прослойка гексагональной плотной упаковки ГПУ. Это и есть дефект упаковки. Края дефекта упаковки представляют собой частичные дислокации.

В ГЦК - решётке дефекты упаковки можно образовать также, удалив только упакованный слой за счёт диффузии вакансий на этот слой, а затем сомкнуть соседние слои. Так, после удаления слоя В, последовательность будет …АВСАСАВС…; такой дефект называют дефектом упаковки вычитания.

Если в результате диффузии междоузельных атомов ввели лишний слой в промежуток между соседними слоями тогда, например, при введении слоя В сформируется установка …АВСВАВС… это дефект установки внедрения.

2.7. Границы зёрен

Поликристаллы состоят из большого числа мелких межкристаллических зёрен, разделённых некоторыми границами перехода, которые называют границами зёрен. Граница зерна представляет собой поверхность между двумя монокристаллами различной ориентации, которые примыкают друг к другу таким образом, что не происходит нарушения плотности вещества. Ширина области плохого материала на границе между зёрнами не превышает одного-двух межатомных расстояний.

Бюргерс высказал предположение, что границы зёрен с малым углом разориентировки состоят из совокупности дислокаций.

Границы зёрен оказывают существенное влияние на электропроводность кристаллов, оптические свойства и т.д. Наличие границ приводит к тому, что в поликристаллах коэффициент диффузии примесей значительно больше, чем в монокристаллах.