5 (317)

Rzeczywista budowa ciał krystalicznych

Dyslokacje także można oglądać

Zdjęcie stopu tytanu wykonane na mikroskopie transmisyjnym. Czarne linie są to dyslokacje. Powiększenie 50 000 X

Wpływ defektów punktowych na własności kryształów

Defekty punktowe wpływają przede wszystkim na:

•    własności elektryczne

•    kolor

Defekty punktowe zmniejszają przewodnictwo elektryczne metali (zwiększają ich opór)

Defekty punktowe zwiększają przewodnictwo elektronowe w półprzewodnikach (np. 0,01% antymonu powoduje, że przewodność germanu rośnie 10 000 razy)

Defekty punktowe zwiększają przewodnictwo kryształów jonowych, w których przewodnictwo zachodzi wskutek dyfuzji jonów

OOQQ ©L© © O

cf O © o

Wpływ defektów punktowych na własności kryształów

Domieszki absorbują (i emitują) światło o innej długości fali niż idealna substancja krystaliczna. Wskutek tego domieszki mogą zmieniać kolor kryształu.

Wpływ defektów liniowych na własności kryształów

Odkształcenie plastyczne ciał krystalicznych jest wywołane ruchem dyslokacji zachodzącym pod działaniem przyłożonych sił (poślizgiem). Przemieszczenie atomów potrzebne do przesunięcia dyslokacji krawędziowej o jedną stałą sieciową na płaszczyźnie poślizgu jest nieznaczne i wymaga zerwania wiązania tylko między dwoma szeregami atomów.

Przykład:

Granica plastyczności dla rzeczywistego monokryształu żelaza wynosi:

20 MPa

Dla idealnego wynosiłaby

8000 MPa

Wpływ defektów punktowych na własności kryształów

Defekty punktowe (zwłaszcza wakancje) zmniejszają gęstość materiałów

Teoretyczną gęstość metalu (przy założeniu, że mamy do czynienia z kryształami idealnymi bez defektów) można obliczyć z następującej zależności: gdzie:

n ■ M_at

p =-—

^r V ■ 4

^y kom .Y

n - liczba atomów przypadających na komórkę elementarną

M_a, - masa aromowa metalu

Vkon, - objętość komórki elementarnej

- liczba Avogadro wynosząca 6.02TO²³ at/mol

Wpływ granic ziam na własności kryształów

Granice ziarn stanowią przeszkodę dla ruchu dyslokacji.

Wzrost powierzchni granic ziarn powoduje zwiększenie granicy plastyczności metali i stopów.

Zależność Halla-Petcha:    \

gdzie:    (7 j = £7q + lid ~

a_d - dolna granica plastyczności a_# i k - stałe dla danego materiału d - przeciętna wielkość ziarn

Przykład

Obliczyć c_d dla aluminium o wielkości ziam 10 nm (0,0001 mm) (czyli o tzw. strukturze nanokrystalicznej), wiedząc że: cr₀=20 MPa, k=3,61.

o. = C7₀ + -0 = 20+— = 381MPa ^d 0 4d 0,01

Aluminium z taką wielkością ziarn jest wytrzymalsze niż stal!!!