1. Классификация дефектов кристаллической решетки. Точечные дефекты решетки, их миграция, источники и стоки.

Дефекты разделяются по геометрическому признаку на:

- точечные – размеры малы во всех направлениях;

- Линейные - размеры малы в двух направлениях и велико в третьем;

- поверхностные - размеры малы в одном направлении и велики в двух других;

- объемные – размеры велики во всех трех направлениях.

К точечным дефектам относятся вакансии, междоузельные атомы, примесные атомы, атомы внедрения и замещения. К поверхностным относятся внутренние границы кристаллов (малоугловые и среднеугловые); внешняя поверхность кристалла; границы зерен (большеугловые), двойников, дефектов упаковки, межфазные границы. К линейным относятся дислокации краевые (линейные), винтовые, смешанные. К объемным относятся микропоры, микротрещины, колонии вакансий, инородные включения.

Вокруг пустого узла или атома в междоузлии решетка искажена. Ядро дефекта – область расстоянием одного или двух атомных диаметров от центра дефекта, в которой создаются заметные смещения. Точечные дефекты могут быть:

- собственными;

- структурными;

- примесными.

Вакансии, представляют собой узлы решетки, в которых отсутствуют атомы. Перемещение вакансий осуществляется следующим образом. Атомы, совершают колебательное движение, непрерывно обмениваются энергией. Атом может получить от соседних атомов достаточную энергию, для того что бы перейти в соседнее положение в решетке. При этом связи между атомами разрываются. Энергия начала перемещения вакансии называется энергией активации миграции вакансий. Если один из атомов, окружающих вакансию, переместится в вакантный узел, то вакансия переместится на его место. Выделяют способы образования вакансий:

- По механизму Шоттки (тепловые вакансии). На место вакансии у поверхности может прейти атом из глубинного слоя и вакансия переместиться на его место. Вакансия перемещается с поверхности в глубь. Процесс зависит от температуры. Чем выше температура, тем больше дислокаций.

- Объединение междоузельного атома с недостроенной атомной плоскостью (дислокацией, субграницей, границей);

- По механизму Френкеля. Атом из равновесного состояния переходит в междоузлие, при этом образуются вакансия и междоузельный атом.

М ежузельный атом занимает место между атомами, занимая свободное место. Миграция межузельных атомов проходит по механизму диффузии вытеснением. Межузельный атом в решетке вытесняет атом, находящийся в центре грани, в межузлие, и сам занимает место в центре грани. В решетке может быть два типа междоузлия:

- октаэдрическая;

- тетраэдрическая.

Примесные атомы внедрения находятся в междоузлиях решетки, образуют раствор внедрения. Внедренный атом может перемещаться по междоузлиям, так как для перехода из положения, при этом ему нужно раздвинуть окружающие атомы на небольшую величину. Внедренные атомы могут перемещаться так же посредством вакансионного механизма, занимая место расположенной рядом вакансии или путем вытеснения атомов, находящихся в узлах решетки, в соседние междоузлия.

Примесные атомы замещения находятся в узлах решетки, занимая места атомов основного металла, т.е. образуют раствор замещения. Атомы примесей замещения мигрируют по вакансионному механизму, как и атомы основного металла, однако количество таких перемещений невелико, поскольку мала вероятность нахождения рядом вакансии.

Свободные поверхности, границы зерен, пустоты, трещины и дислокации являются источниками вакансий, если кристалл еще не насыщен ими. Если же кристалл пересыщен вакансиями, то эти источники могут действовать как стоки - места, куда мигрируют (стекают) вакансии и где они исчезают. Вакансия и межузельный атом могут аннигилировать при встрече.