Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

стеме, отношение с/а находится в пределах 1,57-1,64, т.е. отклонение от плотной упаковки (с/а = 1,633) невелико.

Гранецентрированная кубическая и гексагональная (с/а = 1,633) решетки являются наиболее компактными решетками, в которых коэффициент заполнения составляет 74 %.

Рис. 7. Индексы кристаллографических плоскостей и направлений в кубической решетке

Кристаллографические обозначения атомных плоскостей. Для определения положения атомных плоскостей (проходящих через атомы) в кристаллических пространственных решетках пользуются индексами h, k, I, представляющими собой три целых рациональных числа, являющихся по значениям обратными отрезкам, отсекаемым данной плоскостью на осях координат. Единицы длины вдоль этих осей выбирают равными длинам ребер элементарной ячейки.

Приведем примеры обозначения плоскостей. Установим первоначально индексы плоскости куба. Как видно из рис. 7, каждая плоскость куба пересекает только одну ось, при этом отрезки будут равны (1, ОО, оо); (оо, 1, оо); (со, оо, 1). Обратные значения отсекаемых отрезков будут соответственно равны 1, О, 0; О, 1, 0; О, О, 1. Индексы плоскостей hkl обычно пишут в круглых скобках и не разделяют запятыми (100). (010), (001).

В кубической решетке, кроме плоскостей куба (рис. 7, а), различают плоскости октаэдра (1П) (рис. 7, б) и плоскости ромбического додекаэдра (110) (рис. 7, в).

в гранецентрированной кубической решетке плоскостью с наиболее плотным рахноложением атомов будет плоскость октаэдра (111), а в объемноцентрирован-ной кубической решетке (110).

Индексы направлений. Для описания направления в кристалле выбирают прямую, проходящую через начало координат. Ее положение однозначно определяется индексами uvw первого узла, через который она проходит. Поэтому индексы узла uvw являются также и индексами направления. Условимся под кристаллографическими индексами узловой прямой (направления) понимать три целых взаимно простых числа, характеризующих положение ближайшего узла, лежащего на данном направлении, измеренном в осевых единицах. Кристаллографические индексы направлений заключают в квадратные скобки [uvw].

В качестве примера напишем индексы основных направлений в кубической решетке (рис. 7, г). Индексы осей решетки: ось х [100], ось у 010], ось z [001]. Индексы диагоналей граней: [110], [101], [ПО]. Индексы пространственной диагонали [111].

АШШШЛВВВЬ---™ того, что расстояние между атомами в кристаллической решетке в разных направлениях различно, многие свойства (химические, физические, механические) кристалла зависят от направления. Подобная неодинаковость свойств монокристалла в разных кристаллографических направлениях называется анизотропией.

Технические металлы являются поликристаллами, т. е. состоят из большого числа анизотропных кристаллитов. В большинстве случаев кристаллиты различно ориентированы, поэтому во всех направлениях свойства более или менее одинаковы, т. е. поликристаллическое тело является изотропным. В кристаллах с одинаковой ориентировкой такой мнимой изотропности наблюдаться не будет.

Дефемт кристаллической решетки. В строении любого реального кристалла всегда имеются несовершенства (дефекты). Дефекты кристаллического строения подразделяют по геометрическим признакам на точечные, линейные и поверхностные.

Точечные дефекты (рис. 8) малы во всех трех измерениях, размеры их не превышают нескольких атомных диаметров. К точечным дефектам отно-

сятся вакансии (дефекты Ш о т т к и), т. е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют. Вакансии образуются в результате перехода атома из узла решетки на поверхность или полного испарения его с поверхности кристалла.

В кристалле всегда имеются атомы, кинетическая энергия которых значительно выше средней, свойственной данной температуре нагрева. Такие атомы, особенно расположенные у поверхности, могут выйти на поверхность кристалла, а их место займут атомы, находящиеся дальше от поверхности. Принадлежавшие указанным

/ Z

Рис. 8. Дефекты строения кристаллической решетки:

1 - вакансия; 2 - межузельные атомы; S - замещенный примесный атом; 4 - внедренный примесный атом; 5 - краевая дислокация; 6 - ыалоугловая граница; 7 <- моноатомный слой примесных атомов; 8 большеугловая граница

атомам узлы окажутся свободными, т. е. возникнут тепловые вакансии.

Число вакансий при температуре, близкой к температуре плавления, может достигнуть 1 % по отношению к числу атомов в кристалле.

В результате перехода атома из узла решетки в междоузлие образуются межузельные атомы (дефекты Френкеля) (см. рис. 8). На месте атома, вышедшего из узла решетки в междоузлие, образуется вакансия.

Возникновение межузельных атомов в металлах затруднено, основными точечными дефектами в них являются тепловые вакансии.

Точечные дефекты вызывают местное искажение кристаллической решетки (см. рис. 8) и влияют на некоторые физические свойства (электропроводность, магнитные и др.), а также на фазовые превращения в сплавах.

Линейные несовершенства (дефекты) имеют малые размеры в двух измерениях и большую протяженность в третьем измерении. Эти несовершенства называются дислокациями.