123719

1. Wady budowy krystalicznej i ich wpływ na własności metali.

Klasyfikacja wad budowy krystalicznej. W rzeczywistości metale i kiyształy innych pierwiastków wykazują skończone wymiary i liczne wady budowy krystalicznej. Najogólniej wady te ze względu na ich cechy geometiyczne można podzielić na:

•    punktowe,

•    liniowe,

•    powierzchniowe.

Wpływ wad budowy krystalicznej na własności metalu. Wady budowy kiystalicznej w istotny sposób wpływają na własności wytrzymałościowe i plastyczne metali. Obliczenia teoretyczne wykazują, że najlepszymi własnościami wytrzymałościowymi powinny cechować się metale o idealnej budowie krystalicznej, a ich wytrzymałość powinna przewyższać około 1000-krotnie wytrzymałość metali technicznych. Potwierdza to fakt, że bardzo duże własności uzyskują kryształy włoskowate, tak zwane wiskery, tj. monokryształy o jednej tylko dyslokacji śrubowej. Dążenie do ograniczenia wad budowy krystałicznej jest jednak technicznie bardzo trudne. Natomiast praktyczna metoda umacniania metali polega na znacznym zwiększeniu gęstości wad budowy krystalicznej, co można osiągnąć przez stosowanie stopów metali o strukturze polikrystalicznej, w wyniku rozdrobnienia ziarn, wydzielenia faz o dużej dyspersji, a także przez zgniot wskutek odkształcenia plastycznego na zimno. Osiągnięciu tego celu sprzyjają więc procesy technologiczne odlewania, obróbki plastycznej i obróbki cieplnej, omówione w kolejnych częściach podręcznika.

2. Wady punktowe budowy krystalicznej.

Wakanse i atomy międzywęzłowe. Do wad punktowych, cechujących się niewielkimi wymiarami we wszystkich kierunkach, należą w akanse, tj. wolne węzły w sieci krystalicznej, oraz atomy międzyw ęzłowc, które zajęły pozycje w lukach, opuszczając węzły sieci na skutek drgań cieplnych. Obecność zarówno wakansów, jak i atomów międzywęzłowych, powoduje wokół nich lokalne odkształcenie sieci przestrzennej kryształu, zwane odpowiednio kontrakcja lub ekspansja.

Mechanizmy tworzenia wad punktowych. Liczba wad punktowych budowy krystalicznej jest funkcja temperatuiy. Podwyższeniu temperatury towarzyszy wzrost amplitudy drgań cieplnych, co ułatwia opuszczenie przez rdzenie atomowe pozycji w węźle sieci krystalicznej. Ponieważ nasilenie tych zjawisk następuje wraz ze wzrostem temperatury, dlatego są nazywane procesami aktywowanymi cieplnie. Wyróżnia się dwa mechanizmy:

•    defekt Schottky*ego,

•    defekt Frenkla.

Defekt Schottky’ego. Pierwszy mechanizm zwany defektem Schottkyego, polega na przemieszczaniu się atomu w miejsce sąsiadującego wakansu, v, wyniku czego powstaje wakans w innym miejscu sieci

Defekt Frenkla. Drugi mechanizm, związany z jednoczesnym utworzeniem wakansu i atomu międzywęzłowego, jest nazywany defektem Frenkla i polega na przemieszczaniu się rdzenia atomowego z pozycji węzłowej do przestrzeni międzywęzłowej.

Samodyfuzja. Wakanse, utworzone m.in. w wyniku omówionych procesów.