Defekte në kristale. Kristali është i mbushur me defekte. Si ndikojnë defektet në forcën e kristaleve. Ata ulin forcën, qindra, mijëra herë. Por, me rritjen e deformimit të kristalit, rritet edhe numri i defekteve në të. Dhe meqenëse defektet ndërveprojnë me njëri-tjetrin, sa më shumë të ketë, aq më e vështirë është për to të lëvizin në kristal. Rezulton një paradoks: nëse ka një defekt në kristal, kristali deformohet dhe shkatërrohet më lehtë sesa nëse nuk ka defekt. Dhe nëse ka shumë defekte, atëherë kristali përsëri bëhet i fortë, dhe sa më shumë defekte, aq më i renditur është. Pra, nëse mësojmë të kontrollojmë numrin dhe vendndodhjen e defekteve, mund të kontrollojmë forcën e materialeve.
rrëshqitje 21 nga prezantimi "Kristal". Madhësia e arkivit me prezantimin është 1397 KB.Kimi i klasës 11
përmbledhje e prezantimeve të tjera"Klasifikimi i substancave" - Shpërndani substancat. Substancat e thjeshta janë metalet. Ari. Zn. Squfuri. Klasifikimi i substancave. CO. Cl2. Metalet dhe jometalet. Eliminoni substancën që është e tepërt sipas karakteristikës së klasifikimit. Substancat e thjeshta janë jometale. Na2o. O2. Argjendi. O.S.Gabrielyan. Klasa 11. Renditni substancat në klasa.
“Qarkullimi i elementeve në natyrë” – Bakteret denitrikuese. proteinat bimore. bakteret. Atmosferë. Rrufeja. Cikli i azotit. Rreth i madh. Organizmat në kalbje. Fosfori gjendet në minerale të ndryshme në formën e fosfathionit inorganik (PO43-). Fosfori është pjesë e gjeneve dhe molekulave që bartin energjinë në qeliza. Forma mbizotëruese e oksigjenit në atmosferë është molekula O2. Plehra artificiale me fosfat; detergjentët. Fosfatet janë të tretshme në ujë, por jo të paqëndrueshme.
"Kimi i sistemeve të shpërndara" - Sistemi i shpërndarë i ngurtë - i lëngët. Çokollatë poroze. kërc. tymi. Mineralet. Mesatarja dhe faza janë lëngje. Qeramika. Syneresis përcakton jetëgjatësinë e ushqimit, xheleve mjekësore dhe kozmetike. Në mjekësi. Pije te gazuara. Sistemi i shpërndarë gaz-lëng. Smogu. Në industrinë ushqimore. Gome shkume. Zoli Geli. zgjidhje të vërteta. Polistireni. Pezullimet. Lëng - gaz i sistemit të shpërndarë. Xhel. Faza dhe mediumi ndahen lehtësisht duke u vendosur.
"Sistemi periodik i kimisë" - I. Döbereiner, J. Dumas, kimisti francez A. Shancourtua, eng. kimistët W. Odling, J. Mendeleev mbi vendin e një elementi në një sistem; pozicioni i elementit përcaktohet nga periudha dhe numrat e grupit. parashikimi i "ekaaluminit" (ga e ardhmja, e zbuluar nga P. Lecoq de Boisbaudran në 1875), "ecabor" (Sc, e zbuluar nga shkencëtari suedez L. Nilsson në 1879) dhe "easilience" (Ge, e zbuluar nga Shkencëtari gjerman K. Winkler në 1886). 1829 - "triads" Döbereiner 1850 "sistemet diferenciale" Pettenkofer dhe Dumas. 1864 Meyer - një tabelë që tregon raportin e peshave atomike për disa grupe karakteristike të elementeve. Newlands - ekzistenca e grupeve të elementeve që janë të ngjashëm në vetitë kimike. Kolchina N. 11 "A". Ligji periodik, Sistemi periodik i elementeve kimike të D. I. Mendeleev.
"Mjetet e higjienës dhe kozmetikës" - Si një detergjent. Veprimi i grupit të dytë të deodorantëve bazohet në shtypjen e pjesshme të proceseve të djersitjes. Për artistët Pluhur Peroksid hidrogjeni. Kuptimi i fjalëve. Pluhurat dekorative kozmetike janë përzierje me shumë përbërës. Mjete kozmetike. Bërë: Svetlana Shesterikova, nxënëse e klasës së 11-të, shkolla e mesme nr. 186. Pak histori. Unë skenoj. Funksionet e detergjentit. Sapunë dhe detergjentë.
"Kimia e argjendit" - Nitrat argjendi, ose lapis - kristale të sistemit rombik. Lythat pas kauterizimit me nitrat argjendi. Argjendi në art. AgNO3 është shumë i tretshëm. Dhe çfarë rreziqesh ka një metal misterioz? Formon lidhje me shumë metale. Shumica e kripërave të argjendit janë pak të tretshme në ujë dhe të gjitha përbërjet e tretshme janë toksike. Teknologji për marrjen e argjendit të pastër metalik.
rrëshqitje 1
Fizika e gjendjes së ngurtë. Pjesa 2.
Kristalët e vërtetë - (ashtu si "djemtë e vërtetë") janë kristale të përsosur që rriten në vendet e gabuara.
rrëshqitje 2
Rritja e kristaleve Ju e dini, sigurisht, që uji (nën presion normal) ngrin në 0°. Nëse temperatura bie, atëherë saktësisht në 0 ° uji do të fillojë të ngrijë, të kthehet në kristale akulli. Derisa i gjithë uji të ngrijë, temperatura e tij nuk do të bjerë më tej. Nëse, nga ana tjetër, një kristal akulli nxehet në 0°, ai do të mbetet i pandryshuar. Sapo temperatura të arrijë 0°, kristali do të fillojë menjëherë të shkrihet. Sado që të ngrohemi më tej, temperatura e akullit nuk do të rritet derisa të shkrihet i gjithë akulli. Vetëm kur i gjithë kristali, pasi është shkrirë, kthehet në ujë (me fjalë të tjera, derisa sistemi i të gjitha grimcave të shpërbëhet), temperatura e ujit mund të fillojë të rritet. Çdo substancë kristalore shkrihet dhe kristalizohet në një pikë shkrirjeje të përcaktuar rreptësisht: hekuri - në 1530 °, kallaji - në 232 °, kuarci - në 1713 °, merkur - në minus 38 °. Lëndët e ngurta jo kristalore nuk kanë një pikë shkrirjeje konstante (dhe për rrjedhojë, temperaturën e kristalizimit), kur nxehen, ato gradualisht zbuten.
rrëshqitje 3
Mënyrat e rritjes së kristaleve Një prej tyre është ftohja e një tretësire të nxehtë të ngopur. Në çdo temperaturë, jo më shumë se një sasi e caktuar e një substance mund të shpërndahet në një sasi të caktuar tretësi (për shembull, në ujë). Nëse tretësira ftohet ngadalë, formohen pak bërthama dhe, duke u rritur gradualisht nga të gjitha anët, ato kthehen në kristale të bukura të formës së duhur. Me ftohje të shpejtë, formohen shumë bërthama dhe grimcat nga tretësira do të "derdhen" në sipërfaqen e kristaleve në rritje, si bizelet nga një qese e grisur; natyrisht, kristalet e sakta nuk do të merren në këtë rast, sepse grimcat në tretësirë thjesht mund të mos kenë kohë të "vendosen" në sipërfaqen e kristalit në vendin e tyre. Një metodë tjetër për marrjen e kristaleve është heqja graduale e ujit nga një zgjidhje e ngopur. Substanca "ekstra" kristalizohet. Dhe në këtë rast, sa më ngadalë të avullojë uji, aq më mirë fitohen kristalet.
rrëshqitje 4
Metoda e tretë është rritja e kristaleve nga substancat e shkrira duke e ftohur ngadalë lëngun. Kur përdoren të gjitha metodat, rezultatet më të mira merren nëse përdoret një farë - një kristal i vogël i formës së duhur, i cili vendoset në një tretësirë ose shkrihet. Në këtë mënyrë, për shembull, fitohen kristale rubin. Rritja e kristaleve të gurëve të çmuar kryhet shumë ngadalë, ndonjëherë me vite. Nëse, megjithatë, përshpejtohet kristalizimi, atëherë në vend të një kristali, do të dalë një masë e vogël. Kjo metodë mund të kryhet vetëm në pajisje speciale. Aktualisht, më shumë se gjysma e kristaleve teknikisht të rëndësishme janë rritur nga shkrirja. Një nga metodat industriale më të përdorura për marrjen e gjysmëpërçuesve dhe kristaleve të tjera të vetme është metoda Czochralski. Projektuar në 1918. Materiali burimor (ngarkesa) ngarkohet në një kavanoz zjarrdurues dhe nxehet në një gjendje të shkrirë. Pastaj kristali i farës në formën e një shufre të hollë me diametër disa mm vendoset në një mbajtëse kristali të ftohur dhe zhytet në shkrirje.
rrëshqitje 5
Jan Czochralski (1885 - 1953) - kimist polak, shpikësi i metodës aktualisht të njohur gjerësisht të rritjes së kristaleve të vetme nga një shkrirje duke i tërhequr ato nga një sipërfaqe e lirë, e quajtur më vonë pas tij. Sipas disa tregimeve, Czochralski zbuloi metodën e tij të famshme në vitin 1916, kur aksidentalisht hodhi stilolapsin e tij në një kanaçe prej kallaji të shkrirë. Duke e nxjerrë stilolapsin nga kutia, ai zbuloi se një fije e hollë kallaji të ngurtësuar po fshihej pas stilolapsit metalik. Duke zëvendësuar majën e stilolapsit me një copë metalike mikroskopike, Czochralski u bind se filli metalik i formuar në këtë mënyrë kishte një strukturë me një kristal. Në eksperimentet e kryera nga Czochralski, u morën kristale të vetme me një madhësi prej rreth një milimetër në diametër dhe deri në 150 cm në gjatësi.
rrëshqitje 6
Defektet e kristalit Duke përshkruar strukturën e kristaleve, deri më tani kemi përdorur modelet e tyre ideale. Dallimi midis kristaleve reale dhe atyre ideale është se kristalet reale nuk kanë një rrjetë të rregullt kristal. Ato përmbajnë gjithmonë shkelje të periodicitetit të rreptë në rregullimin e atomeve. Këto shqetësime quhen defekte në kristale. Defektet krijohen gjatë rritjes së kristaleve nën ndikimin e lëvizjes termike të molekulave, ndikimeve mekanike, rrezatimit me rrjedhat e grimcave, për shkak të pranisë së papastërtive, etj. Çdo shkelje e simetrisë përkthimore të një kristali - periodiciteti ideal i kristalit grilë - quhet defekt kristal. Ka disa lloje defektesh sipas dimensionit. Gjegjësisht, ekzistojnë defekte zero-dimensionale (pika), njëdimensionale (lineare), dydimensionale (të sheshta) dhe tredimensionale (volumetrike).
Rrëshqitja 7
Defektet e kristalit zero-dimensionale (ose pika) përfshijnë të gjitha defektet që lidhen me zhvendosjen ose zëvendësimin e një grupi të vogël atomesh (defekte të brendshme të pikës), si dhe me papastërti. Ato lindin gjatë ngrohjes, aliazhimit, në procesin e rritjes së kristaleve dhe si rezultat i ekspozimit ndaj rrezatimit. Mund të bëhet edhe si rezultat i implantimit. Vetitë e këtyre defekteve dhe mekanizmat e formimit të tyre janë më të studiuarit, duke përfshirë lëvizjen, ndërveprimin, asgjësimin dhe avullimin. Defektet, të quajtura defekte të pikës, lindin kur njëri nga atomet e rrjetës kristalore zëvendësohet nga një atom papastërtie (a), futja e një atomi midis nyjeve të rrjetës (b) ose si rezultat i formimit të boshllëqeve - mungesa të një atomi në një nga nyjet e rrjetës (c).
Rrëshqitja 8
Papastërtitë zëvendësuese, duke zëvendësuar grimcat e substancës kryesore në vendet e rrjetës, futen në rrjetë sa më lehtë, aq më afër rrezet atomike (jonike) të papastërtisë dhe substancës kryesore. Papastërtitë intersticiale zënë interstiksione dhe, për më tepër, sa më e lehtë të jetë, aq më i madh është vëllimi i hapësirës midis atomeve. Të ngulitura mund të jenë atome ose jone të brendshme dhe të papastërtive që ndryshojnë nga atomet kryesore në madhësi ose valencë. Nëse një atom i huaj është në një vend, atëherë ai është një defekt zëvendësues; nëse është në një interstice, atëherë është një atom intersticial. Pozicionet e ekuilibrit të zëna nga atomet intersticiale varen nga materiali dhe lloji i rrjetës. Atomet fqinje në nyjet e rrjetës kristalore janë disi të zhvendosur, duke shkaktuar një deformim të lehtë. Vendet e lira janë lloji më i rëndësishëm i defekteve në pikë; ato përshpejtojnë të gjitha proceset që lidhen me lëvizjen e atomeve: difuzionin, sinterizimin e pluhurave, etj. Në metalet e pastra komercialisht, defektet në pikë rrisin rezistencën elektrike, por nuk kanë pothuajse asnjë efekt në vetitë mekanike. Vetëm në përqendrime të larta të defekteve në metalet e rrezatuara zvogëlohet plasticiteti dhe vetitë e tjera ndryshojnë dukshëm.
Rrëshqitja 9
Si shfaqen defektet e pikave? Sipas parimeve bazë të fizikës statistikore, edhe kur energjia mesatare kinetike e atomeve është shumë e vogël, gjithmonë do të ketë një numër të caktuar atomesh me një energji më të madhe, të mjaftueshme për të lëvizur një atom nga një zonë grilë. Duke lëvizur nëpër kristal dhe duke i dhënë një pjesë të energjisë së tij atomeve të tjera, një atom i tillë mund të gjendet në interstiksionet. Kombinimi i një atomi në një interstices dhe një vend të lirë quhet një defekt Frenkel (ose një çift Frenkel). Vendi i lirë dhe atomi intersticial janë të lidhur nga forca të rëndësishme elastike.
Defektet e Frenkelit lindin lehtësisht në kristalet që përmbajnë zbrazëti të konsiderueshme ndëratomike. Substancat me strukturë diamanti ose kripë guri mund të shërbejnë si shembull i kristaleve të tilla.
Rrëshqitja 10
Defektet e pikës Schottky gjenden kryesisht në kristalet e mbushura ngushtë, ku formimi i atomeve intersticiale është i vështirë ose energjikisht i pafavorshëm. Disa atome nga shtresa afër sipërfaqes si rezultat i lëvizjes termike mund ta lënë kristalin në sipërfaqe (Fig.). Vendi i lirë në vendin e liruar më pas mund të migrojë në pjesën më të madhe të kristalit. Formimi i defekteve Schottky zvogëlon densitetin e kristalit, pasi vëllimi i tij rritet me një masë konstante, ndërsa gjatë formimit të defekteve të Frenkelit, dendësia mbetet e pandryshuar, pasi vëllimi i të gjithë trupit nuk ndryshon.
Walter Hermann Schottky (1886 - 1976) - fizikani i famshëm gjerman, në vitin 1915 shpiku tubin vakum me një rrjet ekrani dhe në 1919 tetrodën. Në vitin 1938, Schottky formuloi një teori që parashikonte efektin Schottky, i përdorur tani në diodat Schottky.
rrëshqitje 11
Kështu, ndërsa përfaqësojnë një sekuencë jo të përsosur, të renditur dhe disi monotone të joneve pozitive dhe negative të alternuara, kristalet reale përmbajnë një gamë të gjerë defektesh pikash interesante, të cilat, siç do të shohim, mund të ndikojnë shumë në shumë nga vetitë e tyre. Siç kemi thënë tashmë, këto janë defekte të brendshme, përqendrimi i të cilave varet nga temperatura dhe, përveç kësaj, defekte jo të brendshme, të papastërtive, të cilat ose janë të pranishme rastësisht ose shtohen qëllimisht gjatë rritjes së kristalit. Të gjitha këto defekte mund të konsiderohen si kuazi grimca. Ashtu si grimcat reale në një vakum, ato mund të lëvizin dhe ndërveprojnë me njëra-tjetrën në distanca të gjata për të formuar struktura më komplekse.
rrëshqitje 12
Proceset e transferimit në kristale Shpesh supozohet gabimisht se komponimet e zakonshme halide alkali si kloruri i natriumit dhe kloruri i kaliumit janë izolues, por në fakt ata janë përçues relativisht të mirë, kjo është veçanërisht e vërtetë në temperatura të larta. Fakti i ekzistencës së përçueshmërisë, si dhe fakti që si vetë-përhapja ashtu edhe difuzioni i joneve të papastërtive ndodhin mjaft lehtë në trupat e ngurtë jonikë, shërbejnë si dëshmi e pakundërshtueshme për praninë e defekteve pika në to. Shumë prej këtyre materialeve nuk kanë përçueshmëri elektronike - matjet tregojnë se përçueshmëria është për shkak të migrimit të joneve. Megjithatë, pa ekzistimin e boshllëqeve ose atomeve intersticiale, lëvizja e joneve në një përcjellës të tillë jonik klasik është e pamundur: kjo do të kërkonte shumë energji. Për shkak të defekteve dhe lëvizjeve të tyre (Fig.), procesi i lëvizjes së joneve kthehet në një shkëmbim vendesh midis jonit dhe defektit; ndërsa sasia e energjisë së kërkuar zvogëlohet.
rrëshqitje 13
Difuzioni (latinisht diffusio - përhapje, përhapje, shpërndarje, ndërveprim) është procesi i depërtimit të ndërsjellë të molekulave të një lënde midis molekulave të një tjetre, duke çuar në shtrirje spontane të përqendrimeve të tyre në të gjithë vëllimin e zënë. Në disa situata, një nga substancat tashmë ka një përqendrim të barabartë dhe njëra flet për përhapjen e një lënde në një tjetër. Në këtë rast, transferimi i një substance ndodh nga një zonë me përqendrim të lartë në një zonë me përqendrim të ulët (përgjatë gradientit të përqendrimit). Në kristale, mund të shpërndahen si atomet e brendshme të rrjetës (vetë-përhapja ose homodifuzioni) dhe atomet e elementeve të tjerë kimikë të tretur në substancë (papastërti ose heterodifuzion), si dhe defekte pikash në strukturën kristalore - atomet intersticiale dhe boshllëqet.
Rrëshqitja 14
Difuzioni është një proces në nivel molekular dhe përcaktohet nga natyra e rastësishme e lëvizjes së molekulave individuale. Prandaj, shpejtësia e difuzionit është proporcionale me shpejtësinë mesatare të molekulave. Nëse në një përzierje gazesh masa e një molekule është katër herë më e madhe se tjetra, atëherë një molekulë e tillë lëviz dy herë më ngadalë në krahasim me lëvizjen e saj në një gaz të pastër. Prandaj, shkalla e difuzionit të tij është gjithashtu më e ulët. Ky ndryshim në shkallët e difuzionit midis molekulave të lehta dhe të rënda përdoret për të ndarë substancat me pesha të ndryshme molekulare. Një shembull është ndarja e izotopeve. Nëse një gaz që përmban dy izotope kalon nëpër një membranë poroze, izotopet më të lehta depërtojnë në membranë më shpejt se ato më të rëndat. Për ndarje më të mirë, procesi kryhet në disa faza. Ky proces është përdorur gjerësisht për të ndarë izotopet e uraniumit (ndarja e 235U nga pjesa më e madhe e 238U). (Aktualisht, një metodë centrifugimi përdoret për ndarjen e izotopeve të uraniumit, në të cilën një gaz që përmban uranium rrotullohet shumë shpejt dhe, për shkak të ndryshimit në masën e molekulave, izotopet ndahen, të cilat më pas transferohen përsëri në metal.)
rrëshqitje 15
Difuzioni fenomenologjikisht u bindet ligjeve të Fick-ut. Ligji i parë i Fick-ut përcakton proporcionalitetin e fluksit të difuzionit të grimcave me gradientin e përqendrimit të tyre; Ligji i dytë i Fick-ut përshkruan ndryshimin e përqendrimit për shkak të difuzionit. Fenomeni i difuzionit u studiua për herë të parë nga shkencëtari i Wurzburgut A. Fick duke përdorur tretësirat e kripës si shembull. Fick, përmes kërkimeve të kujdesshme, tregoi se shpërndarja e lirë e tretësirave të kripës ndodh sipas ligjeve që janë plotësisht analoge me ligjet e përhapjes së nxehtësisë në trupat e ngurtë.
rrëshqitje 16
Difuzioni në Kristal Disa veçori të përgjithshme kristalografike të procesit të difuzionit janë mjaft të dukshme nëse marrim parasysh gjeometrinë e kristalit. Para së gjithash, difuzioni pothuajse gjithmonë ndodh gradualisht, dhe gjatësia e "hapave" elementare është e rendit të një diametri atomik, d.m.th., disa angstrom. Atomet lëvizin duke u hedhur nga një pozicion në rrjetë në tjetrin. Me pak fjalë, këto kërcime elementare sigurojnë lëvizjen e atomeve në distanca të gjata. Le të zbulojmë se cili është mekanizmi i kërcimeve individuale atomike. Ekzistojnë disa skema të mundshme: lëvizja e vendeve të lira, lëvizja e atomeve intersticiale ose një lloj shkëmbimi reciprok i vendeve midis atomeve (Fig.).
Zhvendosjet atomike që çojnë në difuzion: a – lëvizja e vendeve të lira; b – lëvizja e atomeve intersticiale; c – shkëmbimi i vendeve të dy atomeve; d - shkëmbimi unazor i vendeve me katër atome
Rrëshqitja 17
Bazuar në konceptin e defekteve të pikës në kristale, Frenkel propozoi dy mekanizma kryesorë të difuzionit në trupat e ngurtë: boshllëkun (Fig. a: një atom lëviz, duke shkëmbyer vendet me një vakant) dhe intersticial (Fig. b: një atom lëviz përgjatë interstiksioneve). Atomet e vogla (në madhësi) të papastërtisë lëvizin në mënyrën e dytë, dhe të gjithë të tjerët në mënyrën e parë: ky është mekanizmi më i zakonshëm i difuzionit.
Yakov Ilyich Frenkel (1894 - 1952) - shkencëtar sovjetik, fizikan teorik, një nga themeluesit e fizikës së gjendjes së ngurtë. Nga viti 1921 deri në fund të jetës së tij, Frenkel punoi në Institutin e Fizikës dhe Teknologjisë në Leningrad. Duke filluar nga viti 1922, Frenkel botoi një libër të ri fjalë për fjalë çdo vit. Ai u bë autor i kursit të parë në fizikën teorike në BRSS.
Rrëshqitja 18
Dislokimet Një dislokim është një defekt linear në rrjetën kristalore të një trupi të ngurtë, që është prania e një gjysmëplani atomik "ekstra". Modeli më i thjeshtë vizual i një dislokimi të skajit është një libër me një pjesë të shkëputur nga një nga faqet e brendshme. Pastaj, nëse faqet e librit krahasohen me plane atomike, atëherë skaji i pjesës së shkëputur të faqes modelon vijën e dislokimit. Bëhet dallimi midis dislokimeve të vidave dhe skajeve.
Rrëshqitja 19
Në mënyrë që një dislokim të formohet në një kristal ideal, është e nevojshme të prodhohet një zhvendosje në një pjesë të planit të rrëshqitjes.
Dendësia e dislokimit ndryshon në një gamë të gjerë dhe varet nga gjendja e materialit. Pas pjekjes së kujdesshme, dendësia e dislokimit është e ulët; në kristalet me një rrjetë kristalore të deformuar fort, dendësia e dislokimit arrin vlera shumë të larta.
Rrëshqitja 20
Dendësia e dislokimit përcakton kryesisht plasticitetin dhe forcën e materialit. Nëse dendësia është më e vogël se një vlerë e caktuar, atëherë rezistenca ndaj deformimit rritet ndjeshëm, dhe forca i afrohet asaj teorike. Kështu, rritja e forcës arrihet duke krijuar një metal me strukturë pa defekte dhe, nga ana tjetër, duke rritur densitetin e dislokimeve, gjë që pengon lëvizjen e tyre.
rrëshqitje 21
Gjatë deformimit plastik, njëra pjesë e kristalit lëviz në raport me tjetrën nën veprimin e sforcimeve prerëse. Kur hiqen ngarkesat, zhvendosja mbetet, d.m.th. ndodh deformimi plastik. Zbatimi i një stresi prerës çon në zhvendosjen e një dislokimi të skajit dhe zhvendosja e boshtit të tij me një përkthim do të thotë një ndryshim në gjysmëplanin që aktualisht formon dislokimin. Lëvizja e një dislokimi të skajit nëpër të gjithë kristalin do të çojë në një zhvendosje të një pjese të kristalit me një distancë ndëratomike. Rezultati i kësaj është deformimi plastik i kristalit (Fig.), d.m.th., pjesët e kristalit zhvendosen në lidhje me njëra-tjetrën nga një përkthim.
Një metal në gjendje të tensionuar, në çdo lloj ngarkese, përjeton gjithmonë sforcime normale dhe tangjenciale. Rritja e sforcimeve normale dhe prerëse çon në pasoja të ndryshme. Rritja e sforcimeve normale çon në thyerje të brishtë. Deformimi plastik shkaktohet nga sforcimet tangjenciale.
rrëshqitje 22
Rritja e forcës arrihet duke krijuar një metal me strukturë pa defekte, si dhe duke rritur densitetin e dislokimeve, gjë që pengon lëvizjen e tyre. Aktualisht, janë krijuar kristale pa defekte - mustaqe deri në 2 mm të gjata, 0,5 ... 20 μm të trasha - "mustaqe" me një forcë afër teorisë. Zhvendosjet ndikojnë jo vetëm në forcën dhe plasticitetin, por edhe në vetitë e tjera të kristaleve. Me një rritje të densitetit të dislokimeve, vetitë e tyre optike ndryshojnë dhe rezistenca elektrike e metalit rritet. Dislokimet rrisin shkallën mesatare të difuzionit në një kristal, përshpejtojnë plakjen dhe proceset e tjera, zvogëlojnë rezistencën kimike, prandaj, si rezultat i trajtimit të sipërfaqes së kristalit me substanca të veçanta, formohen gropa në pikat e daljes së dislokimeve.
rrëshqitje 23
Epitaksia është një rritje e rregullt e një materiali kristalor në një tjetër (nga greqishtja επι - on dhe ταξισ - rendit), d.m.th., rritja e orientuar e një kristali në sipërfaqen e një tjetri (substrati). Energjia minimale shpenzohet nëse kristali rritet përgjatë një dislokimi të vidës.
rrëshqitje 24
Faleminderit për vëmendjen!
Defekte në strukturën kristalore Metalet reale që përdoren si strukturore
materialet, përbëhen nga një numër i madh kristalesh me formë të çrregullt. Këto
kristalet
thirrur
kokrra
ose
kristale,
por
strukturën
polikristaline ose grimcuar. Teknologjitë ekzistuese të prodhimit
Prandaj, metalet nuk lejojnë të fitojnë pastërtinë e tyre ideale kimike
metalet e vërteta përmbajnë atome papastërti. Atomet e papastërtive janë
një nga burimet kryesore të defekteve në strukturën kristalore. NË
Në varësi të pastërtisë kimike, metalet ndahen në tre grupe:
kimikisht i pastër - përmbajtja 99,9%;
pastërti e lartë - përmbajtje 99,99%;
ultra e pastër - përmbajtja 99,999%.
Atomet e çdo papastërtie në madhësinë dhe strukturën e tyre në mënyrë të mprehtë
ndryshojnë nga atomet e komponentit kryesor, pra fusha e forcës përreth
atome të tilla janë të shtrembëruara. Një zonë elastike shfaqet rreth çdo defekti.
shtrembërim i rrjetës kristalore, e cila është e balancuar nga vëllimi
kristal ngjitur me një defekt në strukturën kristalore.
të përbashkëta për të gjitha metalet. Këto shkelje të strukturës ideale të trupave të ngurtë
kanë një ndikim të rëndësishëm në fizik, kimik,
vetitë teknologjike dhe operacionale. Pa përdorim
e ideve për defektet në kristalet reale, është e pamundur të studiohen dukuritë
deformim plastik, forcim dhe thyerje legurash etj. Defekte
struktura kristal klasifikohet në mënyrë të përshtatshme sipas gjeometrisë së tyre
forma dhe madhësia:
ato sipërfaqësore (dydimensionale) janë të vogla vetëm në një drejtim dhe kanë
një formë e sheshtë - këto janë kufijtë e kokrrave, blloqeve dhe binjakëve, kufijtë e domeneve;
pika (zero-dimensionale) janë të vogla në të tre dimensionet, madhësitë e tyre nuk janë
më shumë se disa diametra atomikë - këto janë vende të lira, atome intersticiale,
atomet e papastërtive;
lineare (njëdimensionale) janë të vogla në dy drejtime, dhe në të tretën
drejtim, ato janë në përpjesëtim me gjatësinë e kristalit - këto janë dislokime, zinxhirë
vendet e lira dhe atomet intersticiale;
vëllimore (tredimensionale) kanë në të tre dimensionet relativisht
madhësitë e mëdha janë inhomogjenitete të mëdha, pore, çarje etj.; Defektet sipërfaqësore janë ndërfaqe
ndërmjet kokrrizave ose nënkokrrizave individuale në një metal polikristalor, për të
ai përfshin gjithashtu defektet e "paketimit" në kristale.
Kufiri i kokrrizave është një sipërfaqe në të dyja anët e së cilës
grilat kristalore ndryshojnë në orientimin hapësinor. Kjo
Sipërfaqja është një defekt dydimensional me dimensione të konsiderueshme në
dy dimensione, dhe në të tretën - madhësia e saj është në përpjesëtim me atomike. kufijtë e grurit
janë zona me densitet të lartë dislokimi dhe mospërputhje
strukturat e kristaleve fqinje. Atomet në kufirin e kokrrizave kanë një rritje
energji në krahasim me atomet brenda kokrrizave dhe, si pasojë, më shumë
priren të përfshihen në ndërveprime dhe reagime të ndryshme. Në kufijtë e grurit
nuk ka renditje të renditur të atomeve. Në kufijtë e kokrrave në procesin e kristalizimit të metaleve grumbullohen
papastërti të ndryshme, defekte, përfshirje jo metalike,
filmat oksid. Si rezultat, lidhja metalike midis kokrrave prishet.
dhe forca e metalit zvogëlohet. Si pasojë e strukturës së trazuar të kufirit
dobësojnë ose forcojnë metalin, i cili çon, përkatësisht, në
ndërgranulare (ndërkokrrizore) ose transkristalore (përgjatë trupit të kokrrizave)
shkatërrimi. Nën ndikimin e temperaturave të larta, metali tenton të zvogëlohet
energjia sipërfaqësore e kufijve të kokrrizave për shkak të rritjes dhe tkurrjes së kokrrizave
shtrirjen e kufijve të tyre. Nën veprimin kimik të kufirit të kokrrës
janë më aktive dhe si rrjedhojë dëmtohen nga korrozioni
fillon përgjatë kufijve të kokrrizave (kjo veçori qëndron në themel të mikroanalizës
metale në prodhimin e seksioneve të holla).
Ekziston një burim tjetër i shtrembërimit të sipërfaqes së kristalit
strukturat metalike. Kokrrat metalike janë reciprokisht të keqorientuara nga disa
gradë, fragmentet çorientohen nga minuta dhe blloqet që përbëjnë
fragmenti janë të çorientuar reciprokisht vetëm për disa sekonda. Nëse
konsideroni kokrrën në zmadhim të lartë, rezulton se brenda saj
ka zona të keqorientuara në raport me njëra-tjetrën në një kënd prej 15 "...30".
Një strukturë e tillë quhet bllok ose mozaik, dhe zonat quhen blloqe.
mozaikët. Vetitë e metaleve do të varen si nga madhësia e blloqeve dhe kokrrizave, dhe
dhe nga orientimi i tyre reciprok. Blloqet e orientuara kombinohen në fragmente më të mëdha në
i cili orientimi i përgjithshëm mbetet arbitrar, pra, të gjitha kokrrat
të çorientuar në lidhje me njëri-tjetrin. Me rritjen e temperaturës
rritet keqorientimi i grurit. Procesi termik që shkakton ndarjen e kokrrës
në fragmente quhet poligonizim.
Dallimi në veti në varësi të drejtimit në metale është
emri është anizotropi. Anizotropia është karakteristike për të gjitha substancat me
strukturë kristalore. Prandaj, kokrrat janë të renditura në mënyrë të rastësishme në vëllim
ka përafërsisht të njëjtin numër atomesh në drejtime të ndryshme dhe
vetitë mbeten të njëjta, ky fenomen quhet kuazi-anizotropi
(e rreme - anizotropi). Defektet e pikave janë të vogla në tre dimensione dhe madhësi
duke iu afruar pikës. Një nga defektet më të zakonshme është
vende të lira, d.m.th., një vend që nuk është i zënë nga një atom (defekt Schottky). Në vend të një vakanti
nyja, një atom i ri mund të lëvizë, dhe një vend i lirë - një "vrimë" formohet së bashku
lagje. Me rritjen e temperaturës rritet përqendrimi i vendeve të lira. Kështu që
si atomet. ndodhet pranë sipërfaqes. mund të dalin në sipërfaqe
Kristal. dhe atomet do të zënë vendin e tyre. më larg nga sipërfaqja.
Prania e vendeve të lira në rrjetë u jep lëvizshmëri atomeve. ato. i lejon ato
lëvizin në procesin e vetëdifuzionit dhe difuzionit. dhe kështu siguron
ndikim në procese të tilla si plakja, ndarja e fazave dytësore, etj.
Defekte të tjera pika janë atomet e dislokuara
(defekti Frenkel), d.m.th. atomet e vetë-metaleve që dalin nga një nyje
grila dhe duke u zhvilluar diku në interstices. Në të njëjtën kohë, në vend
atom në lëvizje, krijohet një vend i lirë. Përqendrimi i defekteve të tilla
i vogël. sepse formimi i tyre kërkon një shpenzim të konsiderueshëm të energjisë. Në çdo metal ka atome të huaja të papastërtive. NË
Në varësi të natyrës së papastërtive dhe kushteve për hyrjen e tyre në metal, ato munden
të treten në metal ose të jenë në formë përfshirjesh të veçanta. Në
Vetitë e metaleve janë më të prekura nga të huajt e tretur
papastërtitë, atomet e të cilave mund të vendosen në zbrazëtitë ndërmjet atomeve
metali bazë - atomet intersticiale ose në nyjet e rrjetës kristalore
metali bazë - atomet zëvendësuese. Nëse atomet e papastërtive janë dukshëm
më pak atome të metalit bazë, atëherë ato formojnë tretësirë intersticiale dhe nëse
më shumë - pastaj formoni zgjidhje zëvendësuese. Në të dyja rastet, grilë bëhet
defekti dhe shtrembërimi i tij ndikojnë në vetitë e metalit. Defektet lineare janë të vogla në dy dimensione, në të tretën munden
arrijnë gjatësinë e kristalit (kokrrës). Defektet lineare përfshijnë zinxhirë
vende të lira pune. atomet intersticiale dhe dislokimet. Dislokimet janë të veçanta
lloj papërsosmërish në rrjetën kristalore. Nga pikëpamja e teorisë së dislokimeve
Forca, faza dhe transformimet strukturore merren parasysh. dislokimi
quhet një papërsosmëri lineare që formon një zonë brenda kristalit
zhvendosje. Teoria e dislokimit u aplikua për herë të parë në mesin e viteve tridhjetë
të shekullit të njëzetë nga fizikanët Orovan, Polyani dhe Taylor për të përshkruar procesin
deformimi plastik i trupave kristalorë. Përdorimi i tij lejohet
shpjegojnë natyrën e forcës dhe duktilitetit të metaleve. Teoria e dislokimeve dha
mundësi për të shpjeguar ndryshimin e madh midis teorisë dhe praktikes
forca e metaleve.
Llojet kryesore të dislokimeve janë buzë dhe vidë. Rajonale
Një dislokim formohet nëse brenda kristalit shfaqet një ngarkesë shtesë.
gjysmë rrafshi i atomeve, i cili quhet rrafsh ekstra. Epërsia e saj është 1-1
krijon një defekt linear të rrjetës që quhet dislokim i skajit.
Në mënyrë konvencionale supozohet se një dislokim është pozitiv nëse është në pjesën e sipërme
pjesë e kristalit dhe tregohet me shenjën ””, nëse zhvendosja është në pjesën e poshtme
pjesë - negative “T”. Zhvendosjet e së njëjtës shenjë sprapsin, dhe
e kundërta - tërhiqen. Buzë e theksuar
dislokimi mund të lëvizë përgjatë kristalit (përgjatë rrafshit prerës) derisa
arrin në kufirin e grurit (bllokut). Në këtë rast, formohet një hap me një vlerë prej
një distancë ndëratomike. Pasoja është qethja plastike
zhvendosja graduale e dislokimeve në rrafsh
zhvendosje. Përhapja e rrëshqitjes përgjatë një rrafshi
rrëshqitja ndodh në mënyrë sekuenciale. Çdo
akt elementar i lëvizjes së një dislokimi nga
një pozicion në tjetrin realizohet nga
këputje e vetëm një atomi vertikal
aeroplanët. Për të lëvizur dislokimet, ju duhet
shumë më pak përpjekje sesa për të ngurtë
zhvendosja e një pjese të kristalit në raport me një tjetër në rrafshin prerës. Në
lëvizja e dislokimit përgjatë drejtimit të prerjes nëpër të gjithë kristalin
ka një zhvendosje të pjesëve të sipërme dhe të poshtme të saj me vetëm një ndëratomik
largësia. Si rezultat i zhvendosjes, dislokimi del në sipërfaqe
kristal dhe zhduket. Një hap rrëshqitës mbetet në sipërfaqe. Zhvendosja e vidës. Ajo është formuar nga një qethje jo e plotë e një kristali përgjatë
dendësia Q. Ndryshe nga një zhvendosje e skajit, një zhvendosje me vidë
paralel me vektorin e zhvendosjes.
Zhvendosjet formohen gjatë kristalizimit të metaleve gjatë
''kolapsi'' i një grupi vendesh të lira pune, si dhe në proces deformimi plastik
dhe transformimet fazore. Një karakteristikë e rëndësishme e strukturës së dislokimit
janë dendësia e dislokimit. Dendësia e dislokimit kuptohet si
gjatësia totale e dislokimeve l (shih), për njësi vëllimi V
kristal (cm3). Në këtë mënyrë. dimensioni i densitetit të dislokimit, cm-2. Në
metale të pjekura - 106...108 cm-2. Me plastikë të ftohtë
deformimi, dendësia e dislokimit rritet në 1011...1012 cm-2. Më shumë
dendësia e lartë e dislokimit çon në shfaqjen e mikroçarjeve dhe
shkatërrimi i metaleve.
Pranë vijës së dislokimit, atomet janë zhvendosur nga
vendet e tyre dhe rrjeta kristalore është e shtrembëruar, e cila
shkakton formimin e një fushe stresi (mbi vijë
dislokimet, grila është e ngjeshur, dhe poshtë saj shtrihet).
Vlera e një zhvendosjeje të vetme të avionëve
karakterizohet nga vektori i Burger-it b, i cili
pasqyron si vlerën absolute të zhvendosjes ashtu edhe të saj
drejtimin. vendosje e përzier. Dislokimi nuk mund të përfundojë brenda
kristal pa u lidhur me një dislokim tjetër. Kjo rrjedh nga fakti se
dislokimi është kufiri i zonës së prerjes dhe zona e prerjes është gjithmonë aty
vijë e mbyllur, dhe një pjesë e kësaj linje mund të kalojë përgjatë pjesës së jashtme
sipërfaqe kristali. Prandaj, linja e dislokimit duhet të mbyllet
brenda kristalit ose përfundojnë në sipërfaqen e tij.
Kur formohet kufiri i zonës së prerjes (vija e dislokimit abcdf).
seksione të drejta paralele dhe pingule me vektorin prerës, dhe
një rast më i përgjithshëm i një linje dislokimi lakor gh. Në seksionet ab, cd dhe
ef është një dislokim i skajit; Të ndara
seksionet e vijës së dislokimit kurvilinear kanë buzë ose spirale
orientimi, por një pjesë e kësaj kurbë nuk është as pingule as paralele
vektor prerës, dhe në këto zona ka një dislokim të përzier
orientim. Deformimi plastik i trupave kristalorë lidhet me sasinë
dislokimet, gjerësia e tyre, lëvizshmëria, shkalla e ndërveprimit me defektet
grilat etj Natyra e lidhjes ndërmjet atomeve ndikon në plasticitetin
kristalet. Pra, në jometalet me lidhjet e tyre të ngurta drejtimore
dislokimet janë shumë të ngushta, ato kërkojnë stres të lartë për të filluar - në 103
herë më i madh se për metalet. Si rezultat, frakturë e brishtë në jometalet
vjen para turnit.
Arsyeja kryesore për forcën e ulët të metaleve reale është
prania e dislokimeve dhe papërsosmërive të tjera në strukturën e materialit
strukturë kristalore. Marrja e kristaleve pa dislokime
çon në një rritje të mprehtë të forcës së materialeve.
Dega e majtë e kurbës korrespondon me krijimin
të kryera
pa dislokime
filiform
kristalet (të ashtuquajturat "mustaqe"), forca
që është afër teorisë. Me të kufizuar
dendësia e dislokimit dhe shtrembërime të tjera
kristalore
grila
procesi
qethje
sa më lehtë të jetë, aq më shumë dislokime
është në pjesën më të madhe të metalit. Një nga karakteristikat e një dislokimi është vektori i zhvendosjes - vektori
Burgers. Vektori Burgers është një vektor shtesë që duhet të jetë
futeni në konturin e përshkruar rreth dislokimit për t'u mbyllur
konturin që i korrespondon në rrjetën e një kristali ideal, të hapur
për shkak të dislokimit. Kontura e tërhequr përgjatë grilës rreth vendit, në
aty ku ka dislokim do të rezultojë jo i mbyllur (kontura e Burgers). Boshllëk
kontura karakterizon shumën e të gjitha zhvendosjeve të rrjetave elastike të grumbulluara në
zona rreth dislokimit është vektori Burgers.
Për një zhvendosje të skajit, vektori Burgers është pingul, ndërsa për një vidë
dislokime - paralele me vijën e dislokimit. Vektori i Burgers është masa
shtrembërimi i rrjetës kristalore për shkak të pranisë në të
dislokimet. Nëse një zhvendosje futet në një kristal nga një qethje e pastër, atëherë vektori
zhvendosja dhe është vektori Burgers. Kontura e Burgers mund të zhvendoset
përgjatë vijës së dislokimit, të shtrirë ose të ngjeshur në një drejtim pingul me
linjat e dislokimit, ndërsa madhësia dhe drejtimi i vektorit Burgers
mbeten konstante. Me sforcimet në rritje, numri i burimeve të dislokimit në
metali dhe dendësia e tyre rritet. Përveç dislokimeve paralele
dislokimet shfaqen në rrafshe dhe drejtime të ndryshme. Vendndodhjet
ndikojnë njëri-tjetrin, parandalojnë përzierjen e njëri-tjetrit, ato ndodhin
asgjësimi (shkatërrimi i ndërsjellë) etj (që e lejoi J. Gordon në mënyrë figurative
e quajnë ndërveprimin e tyre në procesin e deformimit plastik "intim
jeta e dislokimeve"). Me rritjen e densitetit të dislokimeve, lëvizja e tyre
bëhet gjithnjë e më e vështirë, gjë që kërkon një rritje të aplikuar
ngarkesa për të vazhduar deformimin. Si rezultat, metali ngurtësohet, gjë që
korrespondon me degën e djathtë të lakores.
Dislokimet, së bashku me defektet e tjera, marrin pjesë në fazë
transformimet, rikristalizimi, shërbejnë si qendra të gatshme gjatë reshjeve
faza e dytë nga një tretësirë e ngurtë. Përgjatë dislokimeve, shkalla e difuzionit është
disa renditje të madhësisë më të larta se përmes një rrjete kristalore pa defekte.
Dislokimet shërbejnë si një vend përqendrimi i atomeve të papastërtive, në veçanti
papastërtitë intersticiale, pasi kjo redukton shtrembërimin e rrjetës. Nëse, nën ndikimin e forcave të jashtme, shfaqen dislokime në metal,
atëherë ndryshojnë vetitë elastike të metalit dhe ndikimi fillon të ndikojë
shenja e deformimit fillestar. Nëse metali i nënshtrohet një të dobët
deformimi plastik nga një ngarkesë e së njëjtës shenjë, atëherë kur shenja ndryshon
ngarkesa, një rënie në rezistencën ndaj plastikës fillestare
deformimet (efekti Bauschinger).
Dislokimet që kanë lindur gjatë deformimit primar shkaktojnë
shfaqja në metal e sforcimeve të mbetura, të cilat duke u shtuar me
Tensionet e funksionimit kur ndryshon shenja e ngarkesës, shkaktojnë ulje
forca e rendimentit. Me një rritje të deformimeve fillestare plastike
rritet sasia e reduktimit të karakteristikave mekanike.
efekti
Bauschinger
qartë
duket
në
i parëndësishëm
fillore
forcimi i punës.
Shkurt
pushime
me thumba
Materiale
eliminon të gjitha manifestimet
efekti Bauschinger. efekti
dobësuar ndjeshëm nga
të shumëfishta
ciklike
ngarkim
material
nga
prania e plastikës së vogël
deformime të shenjave të ndryshme. Të gjitha defektet e listuara në strukturën kristalore çojnë në
shfaqja e streseve të brendshme. Sipas vëllimit, ku ata
janë të balancuara dallojnë tensionet e llojit I, II dhe III.
Sforcimet e brendshme të llojit të parë janë sforcimet zonale,
që lindin ndërmjet seksioneve individuale të seksionit ose ndërmjet individualëve
pjesë të një detaji. Këto përfshijnë streset termike që shfaqen
gjatë ngrohjes dhe ftohjes së përshpejtuar gjatë saldimit, trajtimit termik.
Sforcimet e brendshme të llojit të dytë - ndodhin brenda kokrrës ose ndërmjet
kokrrizat fqinje janë për shkak të strukturës së dislokimit të metalit.
Sforcimet e brendshme të llojit III - lindin brenda vëllimit të rendit
disa qeliza elementare; burimet pika janë burimi kryesor
defektet.
Sforcimet e brendshme të mbetura janë të rrezikshme sepse
shtohen tensionet aktuale të funksionimit dhe mund të çojnë në
dështimi i parakohshëm i strukturës.
Defekte në kristale
Çdo kristal i vërtetë nuk ka një strukturë të përsosur dhe ka një numër shkeljesh të rrjetës ideale hapësinore, të cilat quhen defekte në kristale.
Defektet në kristale ndahen në zero-dimensionale, një-dimensionale dhe dy-dimensionale. Defektet zero-dimensionale (pikë) mund të ndahen në energji, elektronike dhe atomike.
Më të zakonshmet janë defektet e energjisë - fononet - shtrembërimet e përkohshme të rregullsisë së rrjetës kristalore të shkaktuara nga lëvizja termike. Defektet energjetike të kristaleve përfshijnë gjithashtu papërsosmëritë e përkohshme të rrjetës (gjendjet e ngacmuara) të shkaktuara nga ekspozimi ndaj rrezatimeve të ndryshme: drita, rrezet X ose rrezatimi γ, rrezatimi α, fluksi neutron.
Defektet elektronike përfshijnë elektronet e tepërta, mungesën e elektroneve (lidhjet valore të paplotësuara në një kristal - vrima) dhe eksitonet. Këto të fundit janë defekte të çiftit të përbërë nga një elektron dhe një vrimë, të cilat shoqërohen nga forcat e Kulombit.
Defektet atomike shfaqen në formën e vendeve të lira (defektet Schottky, Fig. 1.37), në formën e zhvendosjes së një atomi nga një vend në një interstice (defektet Frenkel, Fig. 1.38), në formën e një futjeje të një atom ose jon të huaj në rrjetë (Fig. 1.39). Në kristalet jonike, për të ruajtur neutralitetin elektrik të kristalit, përqendrimet e defekteve Schottky dhe Frenkel duhet të jenë të njëjta si për kationet ashtu edhe për anionet.
Defektet lineare (njëdimensionale) të rrjetës kristalore përfshijnë dislokime (përkthyer në rusisht, fjala "dislokim" do të thotë "zhvendosje"). Llojet më të thjeshta të dislokimeve janë dislokimet e skajeve dhe vidave. Karakteri i tyre mund të gjykohet nga Fig. 1,40-1,42.
Në fig. 1.40, a tregon strukturën e një kristali ideal në formën e një familjeje planesh atomike paralele me njëri-tjetrin. Nëse njëri prej këtyre planeve shkëputet brenda kristalit (Fig. 1.40, b), atëherë vendi i thyerjes së tij formon një zhvendosje të skajit. Në rastin e zhvendosjes së vidës (Fig. 1.40, c), natyra e zhvendosjes së planeve atomike është e ndryshme. Nuk ka thyerje brenda kristalit të asnjë prej planeve atomike, por vetë planet atomike janë një sistem i ngjashëm me një shkallë spirale. Në thelb, ky është një aeroplan atomik i përdredhur përgjatë një spiraleje. Nëse rrotullojmë këtë rrafsh rreth boshtit të dislokimit të vidës (vija e ndërprerë në Fig. 1.40, c), atëherë me çdo kthesë do të ngrihemi ose do të zbresim me një hap vidë të barabartë me distancën ndërplanare.
Një studim i detajuar i strukturës së kristaleve (duke përdorur një mikroskop elektronik dhe metoda të tjera) tregoi se një kristal i vetëm përbëhet nga një numër i madh blloqesh të vogla, pak të çorientuara në lidhje me njëri-tjetrin. Rrjeta hapësinore brenda çdo blloku mund të konsiderohet mjaft e përsosur, por dimensionet e këtyre zonave të rendit ideal brenda kristalit janë shumë të vogla: besohet se dimensionet lineare të blloqeve shtrihen në intervalin nga 10-6 në 10-4. cm.
Çdo dislokim i veçantë mund të përfaqësohet si një kombinim i dislokimeve të skajeve dhe vidave.
Defektet dydimensionale (planare) përfshijnë kufijtë midis kokrrizave kristalore dhe rreshtave të dislokimeve lineare. Vetë sipërfaqja e kristalit mund të konsiderohet gjithashtu si një defekt dydimensional.
Defekte pikash si vendet e lira ekzistojnë në çdo kristal, pavarësisht se sa me kujdes është rritur. Për më tepër, në një kristal të vërtetë, vakancat vazhdimisht lindin dhe zhduken nën veprimin e luhatjeve termike. Sipas formulës Boltzmann, përqendrimi ekuilibër i vendeve të lira pv në një kristal në një temperaturë të caktuar (T) përcaktohet si më poshtë:
ku n është numri i atomeve për njësi vëllimi të kristalit, e është baza e logaritmeve natyrore, k është konstanta e Boltzmann-it, Ev është energjia e formimit të boshllëqeve.
Për shumicën e kristaleve, energjia e formimit të boshllëkut është afërsisht e barabartë me 1 eV, në temperaturën e dhomës kT »0.025 eV,
Rrjedhimisht,
Ndërsa temperatura rritet, përqendrimi relativ i vendeve të lira rritet mjaft shpejt: në T = 600°K arrin 10-5, dhe në 900°K-10-2.
Konsiderata të ngjashme mund të bëhen në lidhje me përqendrimin e defekteve sipas Frenkel, duke marrë parasysh që energjia e formimit të implanteve është shumë më e lartë (e rendit 3-5 eV).
Megjithëse përqendrimi relativ i defekteve atomike mund të jetë i vogël, ndryshimet në vetitë fizike të kristalit të shkaktuara prej tyre mund të jenë të mëdha. Defektet atomike mund të ndikojnë në vetitë mekanike, elektrike, magnetike dhe optike të kristaleve. Si ilustrim, do të japim vetëm një shembull: të mijtët e përqindjes atomike të disa papastërtive në kristalet e pastër gjysmëpërçues ndryshojnë rezistencën e tyre elektrike me 105-106 herë.
Zhvendosjet, duke qenë defekte të zgjatura të një kristali, mbulojnë me fushën e tyre elastike të një grilë të shtrembëruar një numër shumë më të madh nyjesh sesa defektet atomike. Gjerësia e bërthamës së dislokimit është vetëm disa periudha grilë, ndërsa gjatësia e saj arrin mijëra perioda. Energjia e dislokimeve vlerësohet të jetë e rendit 4 10 -19 J për 1 m gjatësi të dislokimit. Energjia e dislokimit e llogaritur për një distancë ndëratomike përgjatë gjatësisë së dislokimit për kristale të ndryshme qëndron në intervalin nga 3 deri në 30 eV. Një energji kaq e madhe e nevojshme për të krijuar dislokime është arsyeja që numri i tyre është praktikisht i pavarur nga temperatura (athermiciteti i dislokimit). Ndryshe nga vendet e lira të punës [krh. formula (1.1), probabiliteti i shfaqjes së dislokimeve për shkak të luhatjeve në lëvizjen termike është jashtëzakonisht i vogël për të gjithë gamën e temperaturës në të cilën është e mundur gjendja kristalore.
Vetia më e rëndësishme e dislokimeve është lëvizshmëria e tyre e lehtë dhe ndërveprimi aktiv me njëri-tjetrin dhe me çdo defekt tjetër të rrjetës. Pa marrë parasysh mekanizmin e lëvizjes së dislokimit, theksojmë se për të shkaktuar lëvizje dislokuese, mjafton të krijohet një sforcim i vogël prerës i rendit 0,1 kg/mm2 në kristal. Tashmë nën ndikimin e një stresi të tillë, dislokimi do të lëvizë në kristal derisa të ndeshet me ndonjë pengesë, e cila mund të jetë një kufi kokrrizor, një zhvendosje tjetër, një atom intersticial etj. Kur ndeshet me një pengesë, dislokimi përkulet, shkon përreth. pengesa, duke formuar një lak dislokimi në zgjerim, i cili më pas shkëputet dhe formon një lak të veçantë dislokimi, dhe në zonën e një laku të veçantë zgjerues mbetet një segment i një dislokimi linear (midis dy pengesave), i cili, nën ndikimi i një stresi të mjaftueshëm të jashtëm, përsëri do të përkulet dhe i gjithë procesi do të përsëritet përsëri. Kështu, mund të shihet se ndërveprimi i dislokimeve lëvizëse me pengesat çon në një rritje të numrit të dislokimeve (shumëzimit të tyre).
Në kristalet metalike të padeformuara, 106-108 dislokime kalojnë në një sipërfaqe prej 1 cm2; gjatë deformimit plastik, densiteti i dislokimit rritet me mijëra, dhe ndonjëherë me miliona herë.
Le të shqyrtojmë efektin e defekteve të kristalit në forcën e tij.
Forca e një kristali ideal mund të llogaritet si forca e nevojshme për të shkëputur atomet (jonet, molekulat) nga njëri-tjetri, ose për t'i lëvizur ato, duke kapërcyer forcat e kohezionit ndëratomik, d.m.th., forca ideale e një kristali duhet të përcaktohet nga produkti i madhësisë së forcave të lidhjes ndëratomike nga numri i atomeve për njësi sipërfaqe të seksionit kryq përkatës të kristalit. Forca e prerjes së kristaleve reale është zakonisht tre deri në katër renditje të madhësisë më e ulët se forca ideale e llogaritur. Një rënie kaq e madhe e forcës së kristalit nuk mund të shpjegohet me një ulje të zonës së prerjes tërthore të punës së mostrës për shkak të poreve, zgavrave dhe mikroçarjeve, pasi nëse forca dobësohet me një faktor prej 1000, zgavrat duhet të zënë 99.9% të zonës së prerjes tërthore të kristalit.
Nga ana tjetër, forca e mostrave me një kristal, në të gjithë vëllimin e të cilave ruhet afërsisht i njëjti orientim i boshteve kristalografike, është dukshëm më i ulët se forca e një materiali polikristalor. Dihet gjithashtu se, në një numër rastesh, kristalet me një numër të madh defektesh kanë një forcë më të madhe se kristalet me një numër më të vogël defektesh. Çeliku, për shembull, i cili është hekuri i "prishur" nga papastërtitë e karbonit dhe aditivët e tjerë, ka veti mekanike dukshëm më të larta se hekuri i pastër.
Papërsosmëria e kristaleve
Deri më tani, ne kemi konsideruar kristalet ideale. Kjo na lejoi të shpjegojmë një sërë karakteristikash të kristaleve. Në fakt, kristalet nuk janë perfekte. Ato mund të përmbajnë një numër të madh defektesh të ndryshme. Disa veti të kristaleve, në veçanti elektrike dhe të tjera, varen gjithashtu nga shkalla e përsosjes së këtyre kristaleve. Vetitë e tilla quhen veti të ndjeshme strukturore. Ekzistojnë 4 lloje kryesore të papërsosmërive në një kristal dhe një numër i atyre jo-bazike.
Defektet kryesore përfshijnë:
1) defekte në pikë. Ato përfshijnë vende të zbrazëta në rrjetë (vendet e lira), atome ekstra intersticiale dhe defekte të papastërtive (papastërti zëvendësuese dhe intersticiale).
2) Defekte lineare.(dislokacione).
3) defektet e avionit. Ato përfshijnë: sipërfaqe të të gjitha llojeve të përfshirjeve të tjera, çarje, sipërfaqe të jashtme.
4) Defektet e volumit. Ato përfshijnë vetë përfshirjet, papastërtitë e huaja.
Defektet jo të mëdha përfshijnë:
1) Elektronet dhe vrimat janë defekte elektronike.
2) Fonone, fotone dhe kuazigrimca të tjera që ekzistojnë në një kristal për një kohë të kufizuar
Elektrone dhe vrima
Në fakt, ato nuk ndikuan në spektrin energjetik të kristalit në gjendje të pangacmuar. Megjithatë, në kushte reale, në T¹0 (temperatura absolute), elektronet dhe vrimat mund të ngacmohen në vetë rrjetën, nga njëra anë, dhe nga ana tjetër, ato mund të injektohen (futen) në të nga jashtë. Elektrone dhe vrima të tilla mund të çojnë, nga njëra anë, në deformimin e vetë grilës dhe, nga ana tjetër, për shkak të ndërveprimit me defekte të tjera, të prishin spektrin energjetik të kristalit.
Fotonet
Ato nuk mund të konsiderohen si papërsosmëri të vërtetë. Edhe pse fotonet kanë një energji dhe vrull të caktuar, nëse kjo energji nuk është e mjaftueshme për të gjeneruar çifte elektron-vrima, atëherë në këtë rast kristali do të jetë transparent ndaj fotonit, domethënë do të kalojë lirshëm nëpër të pa ndërvepruar me materialin. Përfshihet në klasifikim sepse ato mund të ndikojnë në spektrin energjetik të kristalit nëpërmjet ndërveprimit me papërsosmëritë e tjera, veçanërisht me elektronet dhe vrimat.
Imperfeksionet e pikës (defekt)
Në T¹0, mund të rezultojë se energjia e grimcave në nyjet e rrjetës kristalore do të jetë e mjaftueshme për të transferuar grimcën nga një nyje në një intersticiale. Në çfarë do të korrespondojë secila temperaturë specifike me përqendrimin e saj specifik të defekteve të tilla pika. Një pjesë e defekteve do të formohen për shkak të transferimit të grimcave nga nyjet në interstiksione, dhe disa prej tyre do të rikombinohen (ulja e përqendrimit) për shkak të kalimit nga intersticat në nyje. Për shkak të barazisë së prurjeve, çdo temperaturë do të ketë përqendrimin e vet të defekteve pika. Një defekt i tillë, i cili është një kombinim i një atomi intersticial dhe zonës së lirë të mbetur), cancia) është një defekt Frenkel. Një grimcë nga shtresa afër sipërfaqes, për shkak të temperaturës, mund të arrijë në sipërfaqe), sipërfaqja është një lavaman i pafund i këtyre grimcave). Pastaj një vend i lirë (vend i lirë) formohet në shtresën afër sipërfaqes. Ky vend i lirë mund të pushtohet nga një atom më i thellë, i cili është i barabartë me lëvizjen e vendeve vakante thellë në kristal. Defekte të tilla quhen defekte Schottky. Mund të imagjinohet mekanizmi i mëposhtëm i formimit të defektit. Grimca lëviz nga sipërfaqja në thellësinë e kristalit, dhe atomet shtesë intersticiale pa boshllëqe shfaqen në trashësinë e kristalit. Defekte të tilla quhen defekte anti-skoceze.
Formimi i defekteve në pikë
Ekzistojnë tre mekanizma kryesorë për formimin e defekteve pika në një kristal.
forcim. Kristali nxehet në një temperaturë të konsiderueshme (të ngritur), ndërsa çdo temperaturë korrespondon me një përqendrim të mirëpërcaktuar të defekteve pika (përqendrimi ekuilibër). Në çdo temperaturë, vendoset një përqendrim ekuilibër i defekteve pika. Sa më e lartë të jetë temperatura, aq më i lartë është përqendrimi i defekteve në pikë. Nëse materiali i nxehur në këtë mënyrë ftohet befas, atëherë në këtë rast kjo tepricë e defekteve pika do të rezultojë e ngrirë, gjë që nuk korrespondon me këtë temperaturë të ulët. Kështu, përftohet një tepricë në lidhje me përqendrimin ekuilibër të defekteve pika.
Ndikimi në kristal nga forcat e jashtme (fushat). Në këtë rast, kristalit i jepet energji e mjaftueshme për formimin e defekteve në pikë.
Rrezatimi i një kristali me grimca me energji të lartë. Tre efekte kryesore janë të mundshme për shkak të rrezatimit të jashtëm në një kristal:
1) Ndërveprimi elastik i grimcave me një grilë.
2) Bashkëveprimi joelastik (jonizimi i elektroneve në rrjetë) i grimcave me rrjetën.
3) Të gjitha shndërrimet (transformimet) e mundshme bërthamore.
Në efektin e dytë dhe të tretë, efekti i parë është gjithmonë i pranishëm. Këto ndërveprime elastike kanë një efekt të dyfishtë: nga njëra anë, ato manifestohen në formën e dridhjeve elastike të grilës, duke çuar në formimin e defekteve strukturore, nga ana tjetër. Në këtë rast, energjia e rrezatimit rënës duhet të kalojë energjinë e pragut për formimin e defekteve strukturore. Kjo energji e pragut është zakonisht 2-3 herë më e lartë se energjia e nevojshme për formimin e një defekti të tillë strukturor në kushte adiabatike. Në kushte adiabatike për silikon (Si), energjia e formimit adiabatik është 10 eV, energjia e pragut është 25 eV. Për formimin e një vakante në silikon, është e nevojshme që energjia e rrezatimit të jashtëm të jetë të paktën më shumë se 25 eV, dhe jo 10 eV si për procesin adiabatik. Është e mundur që në energji të rëndësishme të rrezatimit të incidentit, një grimcë (1 kuantike) të çojë në formimin e jo një, por disa defekteve. Procesi mund të jetë kaskadë.
Përqendrimi i defektit në pikë
Le të gjejmë përqendrimin e defekteve sipas Frenkel.
Le të supozojmë se ka N grimca në nyjet e rrjetës kristalore. Nga këto, n grimca u zhvendosën nga nyjet në ndërnyje. Le të jetë energjia e formimit të defektit Fresnel Eph. Atëherë probabiliteti që një grimcë më shumë do të lëvizë nga një nyje në një ndërnyje do të jetë proporcionale me numrin e grimcave që qëndrojnë ende në nyje (N-n) dhe me faktorin Boltzmann, që është ~. Dhe numri i përgjithshëm i grimcave që kaluan nga nyjet në ndërnyjën ~. Le të gjejmë numrin e grimcave që kalojnë nga intersticat në nyje (rikombinimet). Ky numër është në përpjesëtim me n, dhe është proporcional me numrin e vendeve të lira në nyje, ose më mirë probabilitetin që grimca të pengohet në një nyje boshe, (d.m.th., ~). ~. Atëherë ndryshimi total në numrin e grimcave do të jetë i barabartë me ndryshimin midis këtyre sasive:
Me kalimin e kohës, flukset e grimcave nga nyjet në interstiksione dhe në drejtim të kundërt do të bëhen të barabarta me njëra-tjetrën, domethënë vendoset një gjendje e palëvizshme. Meqenëse numri i grimcave në interstices është shumë më i vogël se numri i përgjithshëm i nyjeve, atëherë n mund të neglizhohet dhe. Nga këtu gjejmë
është përqendrimi Frenkel i defekteve, ku a dhe b janë koeficientë të panjohur. Duke përdorur një qasje statistikore për përqendrimin e Frenkelit të defekteve dhe duke marrë parasysh se N' është numri i interstiksioneve, mund të gjejmë përqendrimin e Frenkelit të defekteve: , ku N është numri i grimcave, N' është numri i interstiksioneve.
Procesi i formimit të defekteve sipas Frenkel është një proces bimolekular (proces 2-pjesësh). Në të njëjtën kohë, procesi i formimit të defektit sipas Schottky është një proces monomolekular.
Një defekt Schottky përfaqëson një vend të lirë pune. Pasi kemi kryer një arsyetim të ngjashëm si për përqendrimin e defektit Frenkel, marrim përqendrimin e defektit Schottky në formën e mëposhtme: , ku nsh është përqendrimi i defektit Schottky, Esh është energjia e formimit të defektit Schottky. Meqenëse procesi i formimit të Schottky-t është monomolekular, ndryshe nga defektet e Frenkelit, në emëruesin e eksponentit nuk ka eksponent 2. Procesi i formimit, për shembull, defektet e Frenkelit, është karakteristik për kristalet atomike. Për kristalet jonike, defektet, për shembull, sipas Schottky, mund të formohen vetëm në çifte. Kjo sepse për të ruajtur neutralitetin elektrik të kristalit jonik, është e nevojshme që çifte jonesh të shenjës së kundërt të dalin njëkohësisht në sipërfaqe. Kjo do të thotë, përqendrimi i defekteve të çiftit të tillë mund të përfaqësohet si një proces bimolekular: . Tani mund të gjejmë raportin e përqendrimeve të defektit sipas Frenkelit me përqendrimin e defekteve sipas Schottky: ~. Energjia e formimit të defekteve të çiftit sipas Schottky Er dhe energjia e formimit të defekteve sipas Frenkel Ef kanë një vlerë prej rreth 1 eV dhe mund të ndryshojnë nga njëra-tjetra në rendin e disa të dhjetave të eV. KT për temperaturat e dhomës ka një vlerë të rendit prej 0.03 eV. Pastaj ~. Prandaj rrjedh se për një kristal të caktuar, do të mbizotërojë një lloj specifik i defekteve në pikë.
Shkalla e lëvizjes së defekteve në kristal
Difuzioni është procesi i lëvizjes së grimcave në një rrjetë kristalore në distanca makroskopike për shkak të luhatjeve (ndryshimeve) në energjinë termike. Nëse grimcat lëvizëse janë grimca të vetë rrjetës, atëherë po flasim për vetëdifuzion. Nëse grimcat që janë të huaja marrin pjesë në lëvizje, atëherë flasim për heterodifuzion. Lëvizja e këtyre grimcave në grilë mund të kryhet nga disa mekanizma:
Për shkak të lëvizjes së atomeve intersticiale.
Për shkak të lëvizjes së vendeve të lira.
Për shkak të shkëmbimit të ndërsjellë të vendeve të atomeve intersticiale dhe vakancave.
Difuzioni për shkak të lëvizjes së atomeve intersticiale
Në fakt, ajo ka dy faza:
Një atom intersticial duhet të formohet në rrjetë.
Atomi intersticial duhet të lëvizë në rrjetë.
Pozicioni në interstiksionet korrespondon me energjinë minimale potenciale
Shembull: kemi një rrjetë hapësinore. Grimca në interstiksionet.
Në mënyrë që një grimcë të kalojë nga një interstiksion në tjetrin, ajo duhet të kapërcejë një pengesë potenciale me një lartësi Em. Frekuenca e kërcimeve të grimcave nga një interstiksion në tjetrin do të jetë proporcionale. Le të korrespondojë frekuenca e lëkundjeve të grimcave me intersticat v. Numri i intersticave fqinje është i barabartë me Z. Atëherë frekuenca e kërcimit është: .
Difuzion për shkak të lëvizjeve të vendeve të lira
Procesi i difuzionit për shkak të vendeve të lira është gjithashtu një 2-hapësh. Nga njëra anë duhet të krijohen vende vakante, nga ana tjetër duhet të lëvizë. Duhet të theksohet se hapësira e lirë (vend i lirë) ku grimca mund të lëvizë ekziston gjithashtu vetëm një pjesë e caktuar e kohës proporcionalisht, ku Ev është energjia e formimit të vakancave. Dhe frekuenca e kërcimeve do të duket kështu: , ku Em është energjia e lëvizjes së vendeve të lira, Q=Ev+Em është energjia e aktivizimit të difuzionit.
Lëvizja e grimcave në distanca të gjata
Konsideroni një zinxhir atomesh identike.
Supozoni se kemi një zinxhir atomesh identike. Ato janë të vendosura në një distancë d nga njëra-tjetra. Grimcat mund të lëvizin majtas ose djathtas. Zhvendosja mesatare e grimcave është 0. Për shkak të ekuiprobabilitetit të lëvizjes së grimcave në të dy drejtimet:
Le të gjejmë zhvendosjen mesatare katrore të rrënjës:
ku n është numri i tranzicionit të grimcave, mund të shprehet. Pastaj. Vlera përcaktohet nga parametrat e materialit të dhënë. Prandaj, shënojmë: - koeficientin e difuzionit, si rezultat:
Në rastin 3D:
Duke zëvendësuar vlerën e q këtu, marrim:
Ku D0 është faktori i frekuencës së difuzionit, Q është energjia e aktivizimit të difuzionit.
Difuzioni makroskopik
Konsideroni një grilë të thjeshtë kubike:
Mendërisht, midis planeve 1 dhe 2, ne zgjedhim me kusht planin 3. dhe gjejmë numrin e grimcave që kalojnë këtë gjysmërrafsh nga e majta në të djathtë dhe nga e djathta në të majtë. Le të jetë frekuenca e kërcimit të grimcave e barabartë me q. Pastaj, në një kohë të barabartë me gjysmë rrafshin 3, grimcat do të kalojnë nga ana e gjysmë planit 1. Në mënyrë të ngjashme, gjatë të njëjtës kohë, grimcat do të kryqëzojnë gjysmëplanin e zgjedhur nga ana e gjysmëplanit 2. Pastaj, me kalimin e kohës t, ndryshimi i numrit të grimcave në gjysmërrafshin e zgjedhur mund të paraqitet si më poshtë: . Le të gjejmë përqendrimin e grimcave - papastërtive në gjysmëplanet 1 dhe 2:
Dallimi midis përqendrimeve të vëllimit të C1 dhe C2 mund të shprehet si:
Konsideroni një shtresë të vetme të zgjedhur (L2=1). Ne e dimë se është koeficienti i difuzionit, atëherë:
- Ligji i parë i Fikut i difuzionit.
Në mënyrë të ngjashme, formula për rastin 3-dimensionale. Vetëm në vend të koeficientit të difuzionit njëdimensional, ne zëvendësojmë koeficientin e difuzionit me rastin 3-dimensional. Duke përdorur këtë analogji të arsyetimit për përqendrimin, dhe jo për numrin e bartësve, si në rastin e mëparshëm, mund të gjendet difuzioni i dytë i Fick-ut.
- Ligji i dytë i Fikut.
Ligji i 2-të i difuzionit të Fick-ut është shumë i përshtatshëm për llogaritje dhe për aplikime praktike. Në veçanti për koeficientin e difuzionit të materialeve të ndryshme. Për shembull, kemi një material, në sipërfaqen e të cilit aplikohet një papastërti, përqendrimi sipërfaqësor i të cilit është i barabartë me Q cm-2. Me ngrohjen e këtij materiali, kjo papastërti shpërndahet në vëllimin e tij. Në këtë rast, në varësi të kohës, vendoset një shpërndarje e caktuar e papastërtive mbi trashësinë e materialit për një temperaturë të caktuar. Në mënyrë analitike, shpërndarja e përqendrimit të papastërtive mund të merret duke zgjidhur ekuacionin e difuzionit Fick në formën e mëposhtme:
Grafikisht, kjo është:
Bazuar në këtë parim, mund të gjenden në mënyrë eksperimentale parametrat e difuzionit.
Metodat eksperimentale për studimin e difuzionit
mënyra e aktivizimit
Një papastërti radioaktive aplikohet në sipërfaqen e materialit, pastaj kjo papastërti shpërndahet në material. Më pas, një pjesë e materialit hiqet shtresë pas shtrese dhe shqyrtohet aktiviteti i materialit të mbetur ose i shtresës së gdhendur. Dhe kështu gjeni shpërndarjen e përqendrimit C mbi sipërfaqen X(C(x)). Më pas, duke përdorur vlerën eksperimentale të fituar dhe formulën e fundit, llogaritet koeficienti i difuzionit.
Metodat Kimike
Ato bazohen në faktin se gjatë difuzionit të një papastërtie, si rezultat i ndërveprimit të saj me materialin bazë, formohen përbërje të reja kimike me veti të ndryshme të grilës.
metodat e kryqëzimit p-n
Për shkak të përhapjes së papastërtive në gjysmëpërçues, në një thellësi në gjysmëpërçues, formohet një zonë në të cilën ndryshon lloji i përçueshmërisë së tij. Më pas, përcaktohet thellësia e kryqëzimit p-n dhe nga ajo gjykohet përqendrimi i papastërtisë në këtë thellësi. Dhe pastaj ata e bëjnë atë në analogji me rastin 1 dhe 2.
Lista e burimeve të përdorura
1. Kittel Ch. Hyrje në fizikën e gjendjes së ngurtë./ Per. nga anglishtja; Ed. A. A. Guseva. – M.: Nauka, 1978.
2. Epifanov G.I. Fizikë e gjendjes së ngurtë: Proc. kompensim për universitetet. - M .: Më e lartë. shkolla, 1977.
3. Zhdanov G.S., Khundzhua F.G., Leksione mbi fizikën e gjendjes së ngurtë - M: Shtëpia Botuese e Universitetit Shtetëror të Moskës, 1988.
4. Bushmanov B. N., Khromov Yu. A. Fizika e gjendjes së ngurtë: Proc. kompensim për universitetet. - M .: Më e lartë. shkolla, 1971.
5. Katsnelson A.A. Hyrje në fizikën e gjendjes së ngurtë - M: Shtëpia Botuese e Universitetit Shtetëror të Moskës, 1984.
Defektet në kristale Çdo kristal i vërtetë nuk ka një strukturë të përsosur dhe ka një sërë shkeljesh të rrjetës ideale hapësinore, të cilat quhen defekte në kristale. Defektet në kristale ndahen në zero-dimensionale, një Defektet në kristale quhen shkelje të strukturës ideale kristalore. Një shkelje e tillë mund të konsistojë në zëvendësimin e një atomi të një lënde të caktuar me një atom të huaj (atom papastërtie) (Fig. 1, a), në futjen e një atomi shtesë në një interstice (Fig. 1, b), në mungesa e një atomi në vend (Fig. 1, c). Defekte të tilla quhen përcaktoj.Ato shkaktojnë shkelje të rrjetave që përhapen në distanca në rendin e disa periudhave.
Përveç defekteve në pikë, ka defekte të përqendruara pranë linjave të caktuara. Ata quhen defekte lineare ose dislokimet. Defektet e këtij lloji prishin alternimin e rregullt të planeve kristalore.
Llojet më të thjeshta të dislokimeve janë rajonale Dhe vidhos dislokimet.
Zhvendosja e skajit shkaktohet nga një gjysmë-rrafsh ekstra kristalor i ngulitur midis dy shtresave ngjitur të atomeve (Fig. 2). Zhvendosja e vidës mund të përfaqësohet si rezultat i prerjes së një kristali përgjatë një gjysmë rrafshi dhe një zhvendosje pasuese e pjesëve të grilës që shtrihen në anët e kundërta të prerjes drejt njëra-tjetrës me vlerën e një periudhe (Fig. 3).
Defektet kanë një efekt të fortë në vetitë fizike të kristaleve, duke përfshirë forcën e tyre.
Dislokimi fillimisht ekzistues lëviz përgjatë kristalit nën ndikimin e sforcimeve të krijuara në kristal. Lëvizja e dislokimeve pengohet nga prania e defekteve të tjera në kristal, për shembull, prania e atomeve të papastërtive. Zhvendosjet gjithashtu ngadalësohen kur kalojnë njëri-tjetrin. Rritja e densitetit të dislokimeve dhe rritja e përqendrimit të papastërtive çon në një ngadalësim të fortë të dislokimeve dhe ndërprerjen e lëvizjes së tyre. Si rezultat, forca e materialit rritet. Për shembull, një rritje në forcën e hekurit arrihet duke tretur atomet e karbonit në të (çeliku).
Deformimi plastik shoqërohet me shkatërrimin e rrjetës kristalore dhe formimin e një numri të madh defektesh që pengojnë lëvizjen e dislokimeve. Kjo shpjegon ngurtësimin e materialeve gjatë përpunimit të tyre në të ftohtë.
