- •Введение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •Плазма газ жидкость твердое тело
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты
- •1.3.3. Поверхностные и объемные дефекты
- •1.4. Свойства материалов и методы их испытаний
- •2. Кристаллизация металлов и сплавов
- •2.1. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация
- •2.2. Строение металлического слитка
- •2.3. Выращивание монокристаллов
- •2.3.1. Получение монокристаллов из расплава
- •2.3.2. Получение монокристаллов из раствора
- •2.3.2. Получение монокристаллов из паровой фазы
- •2.4. Аморфные металлические сплавы
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2 Деформация моно- и поликристаллов
- •3.3. Влияние температуры на структуру деформированного металла
- •4. Основы теории двойных сплавов
- •4.1. Строение сплавов
- •4.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •4.3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
- •4.4. Углеродистые стали
- •4.5. Чугуны
- •5. Основы термической обработки стали
- •5.1. Основные превращения в стали
- •5.2. Отжиг стали
- •5.3. Закалка и отпуск
- •6. Поверхностное упрочнение деталей
- •6.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •6.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •6.3. Химико-термическая обработка
- •7. Легированные стали
- •7.1. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства
- •7.2. Маркировка и классификация легированных сталей
- •7.3. Конструкционные стали
- •7.4. Инструментальные стали
- •7.5. Стали с особыми свойствами
- •8. Цветные металлы и сплавы
- •8.1. Титан и его сплавы
- •8.2. Алюминий и его сплавы
- •8.3. Магний и его сплавы
- •8.4. Медь и ее сплавы
- •8.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •8.6. Материалы с памятью формы
- •9. Неметаллические и композиционные материалы
- •9.1. Полимеры
- •9.2. Пластмассы
- •9.3. Композиционные материалы
- •9.4. Керамические материалы
- •10. Материалы с особыми электрическими свойствами
- •10.1. Физическая природа электропроводности
- •10.2. Факторы, влияющие на удельное сопротивление
- •10.3. Материалы высокой проводимости
- •10.4. Сверхпроводящие металлы и сплавы
- •10.5. Материалы с высоким сопротивлением
- •10.6. Металлы и сплавы различного назначения
- •10.7. Материалы для припоев
- •11. Материалы с особыми магнитными свойствами
- •11.1. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •11.2. Природа ферромагнитного состояния
- •11.3. Процессы намагничивания ферромагнетиков
- •Магнитная проницаемость, определяемая по формуле
- •11.4. Классификация магнитных материалов
- •11.4.1. Магнитомягкне материалы
- •Высокочастотные магнитомягкие материалы.
- •11.4.2. Магнитотвердые материалы
- •Заключение
- •Литература
- •Оглавление
1.3.2. Линейные дефекты
К линейным дефектам в кристаллах относятся дислокации, представляющие собой линейные искажения типа обрыва или сдвига атомных слоев, нарушающие правильность их чередования. Поперечные размеры линейного дефекта не превышают одного или нескольких межатомных расстояний, а длина может достигать размеров кристалла. Понятие о дислокации введено в 40-е годы XX века Френкелем и Тейлором для объяснения механизма процесса пластической деформации.
К раевая дислокация. Наиболее простой способ введения дислокаций в кристалл – сдвиг. На рис. 1.15 показано положение, когда сдвиг произошел не по всей плоскости скольжения, а только на одно межатомное расстояние. На n вертикальных атомных плоскостей, расположенных ниже плоскости скольжения, приходится (n–1) плоскость выше плоскости скольжения. Одна вертикальная плоскость в верхней половине не имеет продолжения в нижней половине кристалла. Неполную атомную плоскость называют экстраплоскостью. Если полуплоскость находится в верхней части кристалла, дислокацию называют положительной и обозначают (), в нижней части − отрицательной ( ). Линия OO', вдоль которой обрывается внутри кристалла «лишняя» полуп лоскость, называется линией краевой дислокации. Наибольшие искажения в расположении атомов имеют место вблизи нижнего края экстраплоскости. Область несовершенства кристалла вокруг края экстраплоскости называется краевой дислокацией. Дислокация не обрывается внутри кристалла. Она может выйти на поверхность; замкнуться сама на себя, образуя петлю; разветвиться в узле на две дислокации.
Винтовая дислокация. В кристалле сделан надрез по ABCD и произведен сдвиг одной части кристалла вниз на одно межатомное расстояние (рис. 1.16,а). Образовавшаяся ступенька на верхней грани не проходит через весь кристалл. Верхняя атомная плоскость изогнута. Также деформируются вторая, третья и последующие атомные плоскости. Параллельность атомных слоев нарушается. Кристалл превращается в плоскость, закрученную по винту. Ось ВС называют линией винтовой дислокации.
Для оценки величины искажений кристаллической решетки вблизи дислокации служит вектор Бюргерса. Упругая энергия вокруг дислокации пропорциональна квадрату вектора. Чтобы найти вектор Бюргерса, надо построить вокруг дислокации замкнутый контур, и такой же контур на участке кристалла с идеальной решеткой. Протяженность сторон контура выбирается произвольно. Построение можно начинать из произвольной точки в любом направлении.
Д ля построения замкнутого контура вокруг краевой дислокации требуется определенное количество шагов (рис. 1.17). Контур ABCD вокруг краевой дислокации содержит: по вертикали 4 параметра решетки, по горизонтали – над дислокацией 4 параметра, под ней – 3. Очевидно, что при построении контура в идеальном кристалле для его замыкания требуется еще один шаг. Отрезок АЕ, по модулю равный параметру решетки, принято считать вектором Бюргерса. Он перпендикулярен линии дислокации.
Д ислокация является границей пластического сдвига в кристалле, поэтому вектор Бюргерса представляет собой вектор сдвига. В любом случае вектор Бюргерса перпендикулярен линии краевой дислокации. В 1939 г. Дж. Бюргерс предложил геометрический образ винтовой дислокации, вектор сдвига которой параллелен линии дислокации (рис. 1.18).