Defekty struktury krystalicznej – niedoskonałości kryształów polegające na punktowym lub warstwowym zerwaniu regularności ich sieci przestrzennej. Defekty występują praktycznie we wszystkich rzeczywistych kryształach. Wynikają one z natury procesu krystalizacji. Defektami punktowymi nazywa się zakłócenia budowy krystalicznej umiejscowione wokół punktu. Najprostszym defektem tego typu jest brak atomu w węźle sieci przestrzennej, zwany wakansem albo luką. Mechanizm powstawania wakansów zależy od miejsca zajmowanego przez atom wytrącony z położenia równowagi. W modelu Frenkla atom z węzła sieci zajmuje położenie międzywęzłowe, natomiast w modelu Schottky`ego dokonuje on wyjścia na swobodną powierzchnię kryształu. Defektami liniowymi nazywa się zakłócenia budowy krystalicznej, które w jednym kierunku mają wymiar kilku odległości atomowych, a w drugim — całego ziarna lub znacznej jego części. Rozróżnia się dwa zasadnicze rodzaje defektów liniowych: dyslokację krawędziową i dyslokację śrubową. Dyslokację krawędziową wywołuje obecność w przestrzennej sieci krystaliczne dodatkowej półpłaszczyzny obsadzonej atomami, które krawędź stanowi dowolna linia brzegowa, nazywana linią dyslokacji. W zależność od usytuowania dodatkowej półpłaszczyzny rozróżnia się dyslokację dodatnią, oznaczoną symbolem - ⊥ i ujemną, oznaczoną symbolem T (pionowa kreska w symbolu dyslokacji oznacza dodatkową półpłaszczyznę, pozioma — płaszczyznę poślizgu) Dyslokacja śrubowa defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej. Wektor Burgersa jest równoległy do linii dyslokacji. Dyslokację określa się, jako dodatnią, gdy kontur Franka- Burgers’a wykazuje układ prawoskrętny(+) lub ujemną, gdy wykazuje układ lewoskrętny(-). Błędy ułożenia powstają w skutek: kondensacji wakansów, zaburzonego wzrostu kryształu, odkształcenia plastycznego. Mogą być zewnętrzne i wewnętrzne. Granice ziaren stanowią powierzchniowe wady budowy krystalicznej. W metalu polikrystalicznym oddzielają ziarna różniące się orientacją krystaliczną a także składem. Wyróżnia się granice wąsko kątowe (powstają w miejscu zetknięcia się podziaren, charakteryzują się niewielkim kątem dezorientacji, mają budowę dyslokacyjną) i szeroko kątowe (charakteryzują się dużym kątem dezorientacji krystalicznej ziaren. Budowa tych granic jest bardzo złożona. W strefie granicy ułożenie ziaren jest zaburzone. Granica zawiera dyslokacje oraz wybrzuszenia i występy). Energię sieci definiuje się dla kryształów jonowych jako energię , która jest potrzeban aby rozłożyć kryształ na odpowiedni zbiór jonów. Energia powierzchniowa Warstwy powierzchniowe kryształu znajdują się w stanie naprężenia wskutek występowania tam sił ściskających. Pod działaniem tych sił następują przesunięcia atomów lub jonów z niecki energii potencjalnej. Atomy powierzchniowe mają wskutek tego nadmiar energii potencjalnej w porównaniu z atomami lub jonami we wnętrzu kryształu. Ten nadmiar energii, w przeliczeniu na jednostkę obszaru powierzchni nosi nazwę energii powierzchniowej. Zwiększenie liczby najbliższych sąsiadów jonów (atomów) powierzchniowych (np. adsorpcja) powoduje zmniejszenie wartości energii powierzchniowej. Wektor Burgersa Wielkością charakterystyczną dla dyslokacji jest wielkość zaburzenia sieci krystalicznej, jakie ona wywołuje, a dokładniej Energia związana z tym zaburzeniem. Jako miarę tego zaburzenia przyjęto wektor Burgersa. Wyznacza się go za pomocą tzw. konturu Burgersa (obiegu składającego się z jednakowej Liczby odstępów sieciowych w każdym kierunku). Jego Długość określa wielkość zaburzenia w dyslokacji krawędziowej. Jest prostopadły do linii dyslokacji, a jego zwrot jest zgodny z kierunkiem. Pole naprężeń wokół linii dyslokacji W zależności od usytuowania ekstrapłaszczyzny można umownie rozróżniać dyslokacje dodatnie (z ekstrapłaszczyzną skierowaną nad płaszczyznę poślizgu) oznaczane symbolem A lub ujemne ( z ekstrapłaszczyzną skierowaną pod płaszczyznę poślizgu) oznaczane symbolem A. O dyslokacjach takich mowi się, że mają przeciwne znaki (ich pola naprężeń są obrócone o 180°). Jeśli takie dyslokacje znajdują się na jednej płaszczyźnie poślizgu, wówczas się przyciągają, a po spotkaniu następuje ich anihilacja. Dyslokacje krawędziowe jednakowego znaku odpychają się. Oddziaływania między dyslokacjami Wzajemne oddziaływanie między dyslokacjami polega w istocie na oddziaływaniu ich pol naprężeń. Każdy defekt wywołuje, bowiem charakterystyczne dla niego pole naprężeń rozprzestrzeniające się w głąb sieci, dzięki czemu defekty mogą wyczuwać się na odległość. Istnieje zasada, że jeśli nakładające się pola naprężeń redukują energię odkształcenia, to takie defekty się przyciągają i po spotkaniu mogą ulec anihilacji (znikają). Jeśli natomiast energia wzrasta, to defekty się odpychają. Niskokątowa granica skośna Dyslokacje krawędziowe mają tendencje do układania się jedne nad drugimi. Zbior tak uszeregowanych dyslokacji tworzy płaskie zaburzenie rozdzielające kryształ na dwie części. Płaszczyzny sieciowe tych części są nachylone względem siebie pod kątem θ. Struktura taka występuję wowczas, gdy kąt θ jest niewielki. Niskokątowa granica skręcania Tworzy się przez uszeregowanie zbioru dyslokacji śrubowych (ułożonych jedne nad drugimi). Niskokątowa granica skręcania oddziela dwie części kryształu skręcone o kąt θ rownolegle do płaszczyzny skrzyżowanych dyslokacji śrubowych. Proces zarodkowania nowej fazy jest związany z przechłodzeniem fazy nietrwałej termodynamicznie ( stop) względem fazy trwałej ( kryształ fazy trwałej w danej temperaturze i danym składzie stopu). Krytyczna wielkość zarodka- To wartość promieniowa zarodka kryształu, przy którym występuje maksymalna wartość energii swobodnej podczas rozrostu kryształu, dalszy wzrost kryształu powoduje spadek energii. Zarodkowanie homogeniczne- zarodki są zbudowane z tej samej substancji, która będzie krystalizowała z roztworu. Zarodki te muszą one osiągnąć wielkość krytyczną, co na ogół wymaga dużych przechłodzeń. Zarodkowanie heterogeniczne- powstanie zarodków następuje na powierzchni fazy stałej stykającej z cieczą np. powierzchnia ścian naczynia. W takich warunkach krystalizacja przebiega przy znacznie mniejszym przechłodzeniu niż w przypadku zarodkowania homogenicznego. Szkło- substancja stała przechodząca stopniowo (bez krystalizacji i w sposób odwracalny) ze stanu ciekłego do stałego tzn. takiego, w którym ich lepkość jest większa od 1013 dPas. Obecnie do szkła zaliczamy substancje, które w toku powstawania nie przechodzą przez fazę ciekłą np.: otrzymywane metodą zol-żel czy drogą osadzania z fazy. Szkło posiada jedynie uporządkowanie bliskiego zasięgu. Substancje szkłotwórcze- substancje tworzące szkła powinny posiadać wysoką lepkość w stanie stopionym blisko temp. topnienia. Są to substancje tworzące duże zespoły atomow (jonow) o kształtach nieizomerycznych jak: łańcuchy, wydłużone cząstki itp. Substancje te charakteryzują się niską liczbą koordynacyjną czemu sprzyja typ wiązania atomowego.