Поверхностные и объемные дефекты кристаллического строения

Поверхностные дефекты

Поверхностные дефекты малы только в одном измерении. К ним относятся границы зерен, субзерен, двойников, дефекты упаковки, границы доменов, поверхность раздела фаз и т.д. В поликристаллическом материале существуют внутренние поверхности, разделяющие кристаллиты или зерна, имеющие несовпадающую кристаллографическую ориентировку.

Угол разориен-тировки до 5°…10° характерен для субзеренной структуры, а границы между субзернами внутри одного зерна, состоящие из дислокационных стенок, называют малоугловыми. Угол разориентировки между зернами более 10е. Границы зерен называют высокоугловыми. Субзеренные границы могут возникать при некоторых режимах деформации металлов с высокой энергией дефектов упаковки, нагреве предварительно холоднодеформи-рованного металла, а также в результате термомеханической обработки. Образование субзерен существенным образом влияет на механические свойства. Ширина границы зерен (субзерен) приближается к атомным размерам (порядка 1—3 атомных диаметров).

Для границы характерны большие промежутки между атомами (повышенная рыхлость). Это является причиной более быстрой диффузии по границам зерен, а также объясняет их высокую подвижность. Атомы на границах зерен находятся в неравновесном состоянии и склонны вступать в химические реакции. Этим объясняется повышенная травимость границ зерен.

Объемные дефекты

Объемные дефекты представляют нарушение сплошности материала, существующие в виде пор и трещин. Нарушением сплошности является дефект или полость в кристалле, наименьший размер которого превышает радиус действия межатомных сил сцепления, следовательно, больше 2—3 межатомных расстояний. Противоположные берега полости можно рассматривать в качестве свободных поверхностей. По масштабу объемные дефекты могут быть субмикро-, микро- и макроскопическими. Субмикродефекты измеряются в нанометрах, их практически невозможно непосредственно наблюдать, а об их присутствии судят косвенным образом путем измерения чувствительной физической характеристики: плотность, электропроводность и т. п.

Микродефекты наблюдают с помощью световой микроскопии (увеличение 100—1000 раз), а размер их соизмерим с размером зерна или субзерна. Макроскопические несплошности — это трехмерные полости размером более 1 мм, и их наблюдают визуально или с помощью рентгеновской или магнитной дефектоскопии. Классификацию дефектов осуществляют и по другим признакам: структурным (трещины, поры, неметаллические включения, разнозернистость и др.); технологическим (механические, деформационные, термические, диффузионные, коррозионные, радиационные, адсорбционные, эррозионные, кавита-ционные, литейные, сварочные и др.)