De orsakar oregelbundenheter i gittret, sprider sig över avstånd i storleksordningen flera perioder.
Förutom punktdefekter finns defekter koncentrerade nära vissa linjer. De kallas linjära defekter eller dislokationer... Defekter av denna typ bryter mot den korrekta växlingen av kristallplan.
De enklaste typerna av dislokationer är marginal och spiralformad förskjutning.
En kantdislokation orsakas av ett extra kristallint halvplan insatt mellan två intilliggande lager av atomer (Fig. 2). En skruvförskjutning kan representeras som ett resultat av ett kristallsnitt längs ett halvplan och den efterföljande förskjutningen av gitterdelar som ligger på motsatta sidor av snittet mot varandra med en period (fig. 3).
Defekter har en stark effekt på de fysiska egenskaperna hos kristaller, inklusive deras styrka.
Den initialt existerande dislokationen rör sig längs kristallen under inverkan av de påkänningar som skapas i kristallen. Dislokationsrörelsen hindras av närvaron av andra defekter i kristallen, till exempel närvaron av föroreningsatomer. Dislokationer bromsas också när de korsar varandra. En ökning av tätheten av dislokationer och en ökning av koncentrationen av föroreningar leder till en stark retardation av dislokationer och upphörande av deras rörelse. Som ett resultat ökar materialets styrka. Så, till exempel, en ökning av styrkan hos järn uppnås genom att lösa upp kolatomer i det (stål).
Plastisk deformation åtföljs av förstörelsen av kristallgittret och bildandet av ett stort antal defekter som hindrar rörelsen av dislokationer. Detta förklarar härdningen av material under kallbearbetning.
Diffusion är processen att överföra materia eller energi från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration. Diffusion är en process på molekylär nivå och bestäms av den slumpmässiga naturen hos enskilda molekylers rörelse. Diffusion i kristaller är en process genom vilken atomer kan flytta från en plats till en annan. Fältjonmikroskopi är en metod för direkt observation av kristallgittret av metaller och legeringar med atomär upplösning.
Diffusionsprocesser i fasta ämnen beror märkbart på strukturen hos en given kristall och på defekter i kristallstrukturen. Defekter, som uppträder i materia, underlättar antingen atomrörelser eller hindrar dem och fungerar som fällor för migrerande atomer.
DIFFUSION ÄR PROCESSEN FÖR Slumpmässig GÅNG Ficks första lag: Frekvensen av atomhopp: n = n 0 e - Q / kT, där Q är diffusionsaktiveringsenergin, k är Boltzmann-konstanten, n 0 är en konstant. Diffusionskoefficienten D beror på kristalltemperaturen enligt Arrhenius lag: D = D 0 e - Q / kT Diffusionsaktiveringsenergin beror både på bildningsenergin för en specifik defekt E f och på aktiveringsenergin för dess migration E m : Q = E f + E m ...
ATOMISKA DIFFUSIONSMEKANISMER Mekanism för utbyte av atomer efter platser; ringmekanism; mekanism för direkt rörelse av atomer längs mellanrummen; mekanism för indirekt rörelse av interstitiell konfiguration; hophopningsmekanism; vakansmekanism; divakansmekanism; ; diffusionsmekanismer längs korngränser i polykristaller.
VAKANSMEKANISMER Aktiveringsenergin för migrering av vakansmekanismen för metaller som koppar, silver, järn, etc. är ungefär eV (energin för vakansbildning har samma storleksordning). Det enklaste vakansklustret är föreningen av två vakanser - divakans (2V). Energin som krävs för denna rörelse är ofta mindre än en ledig plats.
INTERSTITLE MEKANISMER Uppkomsten av interstitiella atomer i kristaller kan bero på metoden för beredning eller drift av materialet. Interstitiella atomer kan delas in i kristaller i inneboende och orenheter (främmande) interstitiella atomer. Främmande (orenhets)atomer bildar också i de flesta fall hantlar med sina egna atomer, men de kallas blandade. Ett överflöd av interstitiella konfigurationer ger upphov till ett överflöd av migrationsmekanismer med hjälp av interstitiella atomer.
Vakansen bör attraheras till kompressionsområdet ovanför den extrema atomraden i det extra halvplanet, och den interstitiella atomen bör attraheras till expansionsområdet som är beläget under halvplanet. De enklaste dislokationerna representerar en defekt i form av ett ofullständigt atomärt halvplan inuti kristallen.
Diffusion över defekta platser i kristaller har specifika egenskaper. Först och främst går det lättare än diffusion genom defektfria mekanismer. Men dess källor är inte obegränsade: koncentrationen av defekter i diffusionsprocessen minskar nästan alltid på grund av förintelsen av olika defekter, flykten av defekter till de så kallade sänkorna. Men om koncentrationen av defekter är hög, ökar deras roll i diffusionen så mycket att det leder till den så kallade accelererade diffusionen, accelererade fasstrukturella transformationer i material, accelererad krypning av material under belastning, etc. effekter.
SLUTSATSER Listan över migrationsmekanismer längs defektplatser i kristaller växer ständigt i takt med att fler och mer djupgående studier av defekter i ett ämnes kristallstruktur. Införandet av en viss mekanism i diffusionsprocessen beror på många förhållanden: på rörligheten hos en given defekt, dess koncentration, kristalltemperatur och andra faktorer.
Bild 1
Fasta tillståndets fysik. Del 2.
Riktiga kristaller (precis som "riktiga killar") är perfekta kristaller som växer på fel ställen.
Bild 2
Kristalltillväxt Du vet förstås att vatten (vid normalt tryck) fryser vid 0 °. Om temperaturen sjunker, kommer vattnet exakt vid 0 ° att börja frysa, förvandlas till iskristaller. Tills allt vatten fryser, kommer dess temperatur inte att sjunka ytterligare. Om iskristallen tvärtom värms upp till 0 ° kommer den att förbli oförändrad. Så snart temperaturen når 0 ° kommer kristallen omedelbart att börja smälta. Oavsett hur mycket vi värmer ytterligare kommer temperaturen på isen inte att stiga förrän all is har smält. Först när hela kristallen, efter att ha smält, förvandlas till vatten (med andra ord tills strukturen av alla partiklar sönderfaller), kan vattnets temperatur börja stiga. Varje kristallint ämne smälter och kristalliserar vid en strikt definierad smältpunkt: järn - vid 1530 °, tenn - vid 232 °, kvarts - vid 1713 °, kvicksilver - vid minus 38 °. Icke-kristallina fasta ämnen har inte en konstant smältpunkt (och därmed kristallisationstemperaturen); när de värms upp mjuknar de gradvis.
Bild 3
Kristalltillväxtmetoder En av dem är kylning av en mättad het lösning. Vid varje temperatur kan inte mer än en viss mängd av ett ämne lösas i en given mängd lösningsmedel (till exempel i vatten). Om lösningen kyls långsamt, bildas små embryon, och de växer gradvis över från alla sidor och förvandlas till vackra kristaller med regelbunden form. Med snabb kylning bildas många embryon, och partiklarna från lösningen kommer att "falla" på ytan av de växande kristallerna, som ärtor från en riven påse; Naturligtvis kommer korrekta kristaller inte att fungera i det här fallet, eftersom partiklarna i lösningen helt enkelt inte har tid att "sätta sig" på kristallens yta på sin rätta plats. En annan metod för att erhålla kristaller är det gradvisa avlägsnandet av vatten från en mättad lösning. Det "extra" ämnet kristalliserar i detta fall. Och i det här fallet, ju långsammare vattnet avdunstar, desto bättre erhålls kristallerna.
Bild 4
Den tredje metoden är att odla kristaller från smälta ämnen samtidigt som vätskan långsamt kyls ned. För alla metoder erhålls de bästa resultaten om ett frö används - en liten kristall av regelbunden form som placeras i en lösning eller smälta. På detta sätt erhålls till exempel rubinkristaller. Odling av kristaller av ädelstenar utförs mycket långsamt, ibland i åratal. Om du accelererar kristalliseringen får du istället för en kristall många små. Denna metod kan endast utföras i speciella enheter. För närvarande odlas mer än hälften av de tekniskt viktiga kristallerna från smälta. En av de mest använda industriella metoderna för att producera halvledare och andra enkristaller är Czochralski-metoden. Utvecklad 1918. Utgångsmaterialet (laddning) laddas i en eldfast degel och upphettas till ett smält tillstånd. Sedan placeras en frökristall i form av en tunn stav med en diameter på flera mm i en kyld kristallhållare och nedsänks i smältan
Bild 5
Jan Czochralski (1885 - 1953) - Polsk kemist, uppfinnare av den för närvarande allmänt kända metoden att odla enkristaller från en smälta genom att dra upp dem från den fria ytan, som senare fick sitt namn efter honom. Enligt vissa rapporter upptäckte Czochralski sin berömda metod 1916 när han av misstag tappade sin penna i en degel med smält tenn. Han drog ut handtaget ur degeln och upptäckte att en tunn tråd av fruset plåt släpade efter metallspetsen. Genom att ersätta pennans spets mot en mikroskopisk metallbit såg Czochralski till att metalltråden som sålunda bildades hade en monokristallin struktur. I experimenten utförda av Czochralski erhölls enkristaller med en diameter på cirka en millimeter och upp till 150 cm i längd.
Bild 6
Kristalldefekter I beskrivningen av kristallernas struktur har vi hittills använt deras idealmodeller. Skillnaden mellan riktiga kristaller och idealiska är att riktiga kristaller inte har rätt kristallgitter. De innehåller alltid brott mot strikt periodicitet i arrangemanget av atomer. Dessa kränkningar kallas defekter i kristaller. Defekter bildas under tillväxten av kristaller under påverkan av termisk rörelse av molekyler, mekanisk påverkan, bestrålning av partikelflöden, på grund av närvaron av föroreningar etc. Kristalldefekter kallas varje kränkning av kristallens translationella symmetri - den ideala periodicitet hos kristallgittret. Det finns flera typer av defekter vad gäller dimension. Det finns nämligen nolldimensionella (punkt), endimensionella (linjära), tvådimensionella (plana) och tredimensionella (volymetriska) defekter.
Bild 7
Nolldimensionella (eller punkt-) kristalldefekter inkluderar alla defekter associerade med förskjutning eller utbyte av en liten grupp atomer (inneboende punktdefekter), såväl som med föroreningar. De uppstår under uppvärmning, dopning, under kristalltillväxt och som ett resultat av strålningsexponering. De kan också införas som ett resultat av implantation. Egenskaperna hos sådana defekter och mekanismerna för deras bildande är de mest studerade, inklusive rörelse, interaktion, förintelse och förångning. Defekter, kallade punktdefekter, uppstår när en av kristallgittrets atomer ersätts med en föroreningsatom (a), införandet av en atom mellan gitterställena (b), eller som ett resultat av bildandet av vakanser - frånvaron av en atom i ett av gitterställena (c).
Bild 8
Substitutionella föroreningar, som ersätter partiklarna av grundämnet vid gitterställena, införlivas i gittret ju lättare, ju närmare atomära (joniska) radier för föroreningen och grundämnet. De interstitiella föroreningarna upptar mellanrummen och dessutom, ju lättare, desto större är utrymmet mellan atomerna. Introducerade kan vara både inneboende och föroreningsatomer eller -joner som skiljer sig från huvudatomerna i storlek eller valens. Om en främmande atom finns på en plats är detta en substitutionsdefekt, om det är i ett mellanrum är det en interstitiell atom. Jämviktspositionerna som upptas av interstitiella atomer beror på materialet och typen av gitter. De angränsande atomerna i noderna i kristallgittret är något förskjutna, vilket orsakar en liten deformation. Jobb är den viktigaste typen av punktdefekter; de påskyndar alla processer som är förknippade med atomernas rörelse: diffusion, sintring av pulver, etc. I tekniskt rena metaller ökar punktdefekter det elektriska motståndet, och påverkar nästan inte de mekaniska egenskaperna. Endast vid höga koncentrationer av defekter i bestrålade metaller minskar plasticiteten och andra egenskaper förändras märkbart.
Bild 9
Hur kan identifiera defekter uppstå? Enligt de grundläggande principerna för statistisk fysik kommer det alltid att finnas ett visst antal atomer med högre energi, även i det fall då den genomsnittliga kinetiska energin för atomer är mycket liten, tillräckligt för att en atom ska kunna fly från ett kristallgitterställe. När man rör sig runt kristallen och ger en del av sin energi till andra atomer, kan en sådan atom placeras i mellanrummen. Aggregatet av en atom i ett mellanrum och en vakans kallas en Frenkel-defekt (eller ett Frenkel-par). Vakansen och den interstitiella atomen är sammanlänkade av betydande elastiska krafter.
Frenkeldefekter uppstår lätt i kristaller som innehåller betydande interatomära tomrum. Ett exempel på sådana kristaller är ämnen med diamant- eller stensaltstruktur.
Bild 10
Punktdefekter enligt Schottky finns främst i kristaller med tät packning, där bildningen av interstitiella atomer är svår eller energetiskt ofördelaktig. Vissa atomer från det ytnära skiktet som ett resultat av termisk rörelse kan fly från kristallen till ytan (Fig.). Vakansen i den lediga noden kan sedan migrera in i huvuddelen av kristallen. Bildandet av Schottky-defekter minskar kristallens densitet, eftersom dess volym växer med en konstant massa, medan densiteten förblir oförändrad under bildandet av Frenkel-defekter, eftersom hela kroppens volym inte förändras.
Walter Hermann Schottky (1886 - 1976) - den berömda tyska fysikern, uppfann 1915 ett elektronrör med ett skärmnät och 1919 en tetrode. 1938 formulerade Schottky en teori som förutsäger den Schottky-effekt som nu används i Schottky-dioder.
Bild 11
Eftersom de är en långt ifrån perfekt, ordnad och något monoton sekvens av alternerande positiva och negativa joner, innehåller riktiga kristaller ett brett spektrum av intressanta punktdefekter, som, som vi kommer att se, starkt kan påverka många av deras egenskaper. Som vi redan har sagt är dessa inneboende defekter, vars koncentration beror på temperatur, och dessutom felaktiga föroreningsdefekter, som antingen är slumpmässigt närvarande eller tillsätts avsiktligt under kristalltillväxt. Alla dessa defekter kan betraktas som kvasipartiklar. Som riktiga partiklar i ett vakuum kan de röra sig och interagera över långa avstånd för att bilda mer komplexa strukturer.
Bild 12
Kristallina överföringsprocesser Man tror ofta felaktigt att vanliga alkalihalogenidföreningar som natriumklorid och kaliumklorid är isolatorer, men i verkligheten är de relativt bra ledare, detta gäller särskilt vid förhöjda temperaturer. Faktumet om förekomsten av konduktivitet, såväl som det faktum att både självdiffusion och diffusion av föroreningsjoner fortskrider ganska lätt i joniska fasta ämnen, tjänar som ett obestridligt bevis på närvaron av punktdefekter i dem. Många av dessa material har inte elektronisk ledningsförmåga – mätningar visar att ledningsförmågan beror på jonmigrering. Men utan att det finns lediga platser eller implanterade atomer är rörelsen av joner i en sådan klassisk jonledare omöjlig: detta skulle kräva för mycket energi. På grund av defekter och deras rörelser (Fig.), förvandlas processen för jonrörelse till ett utbyte av platser mellan jonen och defekten; i detta fall minskar mängden erforderlig energi.
Bild 13
Diffusion (latin diffusio - spridning, spridning, spridning, interaktion) är processen för ömsesidig penetration av molekyler av ett ämne mellan molekylerna i en annan, vilket leder till spontan utjämning av deras koncentrationer i hela den ockuperade volymen. I vissa situationer har ett av ämnena redan en utjämnad koncentration och de talar om diffusion av ett ämne i ett annat. I detta fall sker överföringen av materia från ett område med hög koncentration till ett område med låg koncentration (längs koncentrationsgradienten). I kristaller kan både inre gitteratomer (självdiffusion eller homodiffusion) och atomer av andra kemiska grundämnen lösta i ämnet (orenhet eller heterodiffusion), liksom punktdefekter i kristallstrukturen - interstitiella atomer och vakanser, diffundera.
Bild 14
Diffusion är en process på molekylär nivå och bestäms av den slumpmässiga naturen hos enskilda molekylers rörelse. Diffusionshastigheten är därför proportionell mot den genomsnittliga molekylhastigheten. Om massan av en molekyl i en blandning av gaser är fyra gånger större än en annan, så rör sig en sådan molekyl dubbelt så långsamt jämfört med dess rörelse i en ren gas. Följaktligen är dess diffusionshastighet också lägre. Denna skillnad i diffusionshastigheter för lätta och tunga molekyler används för att separera ämnen med olika molekylvikter. Isotopseparation är ett exempel. Om en gas som innehåller två isotoper leds genom ett poröst membran, penetrerar de lättare isotoperna membranet snabbare än de tyngre. För bättre separation utförs processen i flera steg. Denna process användes i stor utsträckning för separering av uranisotoper (separation av 235U från huvudmassan på 238U). (För närvarande används centrifugeringsmetoden för att separera uranisotoper, där gasen som innehåller uran förs in i en mycket snabb rotation och på grund av skillnaden i molekylernas massa separeras isotoperna, som sedan omvandlas tillbaka till metallen.)
Bild 15
Diffusion lyder fenomenologiskt sett Ficks lagar. Ficks första lag fastställer proportionaliteten av diffusionsflödet av partiklar till gradienten av deras koncentration; Ficks andra lag beskriver förändringen i koncentrationen på grund av diffusion. Diffusionsfenomenet undersöktes först av Würzburg-forskaren A. Fick med hjälp av exemplet med saltlösningar. Fick, genom noggrann forskning, visade att fri diffusion av saltlösningar sker enligt lagar helt analoga med lagarna för värmeutbredning i fasta ämnen.
Bild 16
Diffusion i kristaller Vissa allmänna kristallografiska egenskaper hos diffusionsprocessen är ganska uppenbara om vi tar hänsyn till kristallens geometri. Först och främst utförs diffusion nästan alltid gradvis, och längden på de elementära "stegen" är i storleksordningen en atomdiameter, det vill säga flera ångström. Atomer rör sig genom att hoppa från en position i gittret till en annan. Tillsammans ger dessa elementära hopp förflyttning av atomer över långa avstånd. Låt oss ta reda på vad som är mekanismen för individuella atomhopp. Det finns flera möjliga scheman: förflyttning av vakanser, förflyttning av interstitiella atomer, eller något sätt för ömsesidigt utbyte av platser mellan atomer (Fig).
Atomförskjutningar som leder till diffusion: a - rörelse av vakanser; b - rörelse av interstitiella atomer; c - utbyte av platser för två atomer; d - ringbyte av platser med fyra atomer
Bild 17
Baserat på konceptet med punktdefekter i kristaller föreslog Frenkel två huvudsakliga diffusionsmekanismer i fasta ämnen: vakans (Fig, a: en atom rör sig, byter plats med en vakans) och interstitiell (Fig, b: en atom rör sig genom mellanrummen). Små (i storlek) föroreningsatomer rör sig på det andra sättet, och på det första - alla andra: detta är den vanligaste diffusionsmekanismen.
Yakov Ilyich Frenkel (1894 - 1952) - sovjetisk vetenskapsman, teoretisk fysiker, en av grundarna av fasta tillståndets fysik. Från 1921 till slutet av sitt liv arbetade Frenkel vid Leningrads fysik- och teknologiinstitut. Sedan 1922 har Frenkel publicerat en ny bok bokstavligen varje år. Han blev författare till den första kursen i teoretisk fysik i Sovjetunionen.
Bild 18
Dislokationer En dislokation är en linjär defekt i ett fast ämnes kristallgitter, vilket är närvaron av ett "extra" atomärt halvplan. Den enklaste visuella modellen av en kantförskjutning är en bok med en del avriven från en av de inre sidorna. Sedan, om sidorna i boken liknas vid atomplan, simulerar kanten på den sönderrivna delen av sidan dislokationslinjen. Man skiljer på skruv- och kantdislokationer.
Bild 19
För att en dislokation ska bildas i en ideal kristall är det nödvändigt att göra en förskjutning i någon del av glidplanet
Dislokationsdensiteten varierar kraftigt och beror på materialets tillstånd. Efter noggrann glödgning är dislokationsdensiteten låg, i kristaller med kraftigt deformerat kristallgitter når dislokationsdensiteten mycket höga värden.
Bild 20
Dislokationsdensiteten bestämmer till stor del materialets plasticitet och styrka. Om densiteten är mindre än ett visst värde, ökar motståndet mot deformation kraftigt, och styrkan närmar sig den teoretiska. Således uppnås en ökning av styrkan genom att skapa en metall med en defektfri struktur, och å andra sidan också genom en ökning av tätheten av dislokationer, vilket hindrar deras rörelse.
Bild 21
Under plastisk deformation rör sig en del av kristallen i förhållande till den andra under inverkan av skjuvspänningar. När lasterna tas bort kvarstår skiftet, d.v.s. plastisk deformation uppstår. Appliceringen av en skjuvspänning leder till förskjutningen av en kantförskjutning, och förskjutningen av dess axel med en förskjutning innebär en förändring i halvplanet som bildar förskjutningen vid ett givet ögonblick. Förskjutningen av en kantdislokation genom hela kristallen kommer att leda till en förskjutning av en del av kristallen med ett interatomiskt avstånd. Detta resulterar i plastisk deformation av kristallen (fig.), d.v.s. delar av kristallen förskjuts i förhållande till varandra med en translation.
En metall i stressat tillstånd, för alla typer av belastning, upplever alltid normala och tangentiella spänningar. En ökning av normal- och skjuvspänningar leder till olika konsekvenser. En ökning av normala spänningar leder till sprödbrott. Skjuvspänningar orsakar plastisk deformation.
Bild 22
En ökning av styrkan uppnås genom att skapa en metall med en defektfri struktur, såväl som en ökning av tätheten av dislokationer, vilket hindrar deras rörelse. För närvarande har kristaller utan defekter skapats - morrhår upp till 2 mm långa, 0,5 ... 20 µm tjocka - "morrhår" med en styrka nära den teoretiska. Dislokationer påverkar inte bara styrkan och plasticiteten, utan också andra egenskaper hos kristaller. Med en ökning av tätheten av dislokationer förändras deras optiska egenskaper, och metallens elektriska motstånd ökar. Dislokationer ökar den genomsnittliga diffusionshastigheten i kristallen, påskyndar åldrande och andra processer och minskar kemisk resistens, därför, som ett resultat av bearbetning av kristallytan med speciella ämnen, bildas gropar vid punkterna för dislokationsuppkomsten.
Bild 23
Epitaxi är en regelbunden tillväxt av ett kristallint material på ett annat (från grekiskan επι - på och ταξισ - ordning), det vill säga den orienterade tillväxten av en kristall på ytan av en annan (substrat). Minsta energi förbrukas om kristallen växer längs en skruvdislokation.
Bild 24
Tack för uppmärksamheten!
- Storlek: 2,2 Mbyte
- Antal bilder: 37
Beskrivning av presentationen Presentation Defekter i kristaller genom diabilder
Energiförändringar som sker under bildandet av defekter i en perfekt kristall. Vinsten i entropi förknippad med närvaron av ett val av positioner kallas konfigurationsentropi och bestäms av Boltzmanns formel S = k ln. W, där W är sannolikheten för en enda vakansbildning, proportionell mot antalet reguljära atomer som bildar ett gitter (10 23 per 1 mol ämne).
Olika typer av defekter i kristaller: a) vakans; b) en interstitiell atom; c) en liten defekt i utbyte; d) stor substitutionsdefekt; e) Frenkel-defekt; f) Schottky-defekt (ett par vakanser i de katjoniska och anjoniska subgittren)
Energi för förskjutning av en atom från dess plats i gittret. Energibarriär. För att flytta en atom från den position den upptar krävs en aktiveringsenergi. ΔE är energin för defektbildning; E * - aktiveringsenergi. 1/1 1 E k. T sn C N e, 2/2 2 E k. T mn C N e Jämvikt kommer att etableras om n 1 = n 2: under jämviktsförhållanden finns vakanser och interstitiella atomer i metallgittret! / / E k. T m s. N N Ce
Förskjutning. Fasta ämnens mekaniska egenskaper och reaktivitet. 1) - metaller är vanligtvis mycket duktilare än vad som kan förväntas utifrån beräkningar. Den beräknade storleken på skjuvspänningar i metaller är 10 5 - 10 6 N / cm 2, medan de experimentellt hittade värdena för många metaller inte överstiger 10 - 100 N / cm 2. Detta indikerar att det finns några "svaga länkar" i strukturen av metaller tack vare vilka metaller deformeras så lätt; 2) - spiraler är synliga på ytan av många kristaller med en bra facettering under ett mikroskop eller till och med med blotta ögat, längs vilka kristallen växte. Sådana spiraler kan inte bildas i perfekta kristaller; 3) - utan tanken på förekomsten av dislokationer skulle det vara svårt att förklara sådana egenskaper hos metaller som plasticitet och fluiditet. Plattor av metalliskt magnesium, till exempel, kan, nästan som gummi, sträckas flera gånger i jämförelse med den ursprungliga längden; 4) - arbetshärdning i metaller kunde inte förklaras utan att åberopa begreppet dislokationer.
Arrangemang av atomer runt en kantdislokation En kantdislokation är ett "extra" atomärt halvplan som inte passerar genom hela kristallen, utan bara genom en del av den. Kantdislokationsprojektion.
Förskjutning av en kantförskjutning under inverkan av skjuvspänning. Om vi förbinder punkterna A och B, kommer detta att vara projektionen av glidplanet längs vilket dislokationerna rör sig. Dislokationer kännetecknas av Burgers vektor b. För att hitta storleken och riktningen för b är det nödvändigt att beskriva en kontur runt dislokationen, mentalt rita den från atom till atom (Fig. E). I det defektfria området av kristallen är en sådan kontur ABCD, byggd av translationer på ett interatomärt avstånd i varje riktning, stängd: dess början och slut sammanfaller i punkt A. Tvärtom är konturen 12345 som omger dislokationen inte stängd, eftersom punkterna 1 och 5 inte sammanfaller. Storleken på Burgers-vektorn är lika med avståndet 1 - 5, och riktningen är identisk med riktningen 1 - 5 (eller 5 - 1). Burgers-vektorn för en kantdislokation är vinkelrät mot dislokationslinjen och parallell med dislokationslinjens rörelseriktning (eller till skjuvriktningen) under den applicerade spänningen.
Skruvdislokation Med fortsatt exponering för skjuvspänning, visad med pilar, når SS 'linjen och glidspåren kristallens baksida. För att hitta Burgers-vektorn för en skruvdislokation, föreställer vi oss återigen en kontur 12345 (Fig. A), som "går runt" den. Vektor b bestäms av storleken och riktningen av segmentet 1 - 5. Vid en skruvdislokation är den parallell med dislokationslinjen SS '(vid en kantdislokation) och vinkelrät mot dislokationens rörelseriktning, sammanfaller, som i fallet med en kantförskjutning, med skjuvnings- eller glidriktningen.
Dislokationslinje som förändrar dislokationens karaktär från skruv till kant. Ursprunget och rörelsen för en dislokationsslinga. Dislokationers natur är sådan att de inte kan sluta inuti kristallen: om en dislokation kommer in i kristallen någonstans på kristallytan, betyder det att den någonstans på en annan del av ytan lämnar kristallen. .
Diagram över uppkomsten av en dislokationsslinga (ring) Diagram över uppkomsten av vakanser (b) genom utplåning av två dislokationer med motsatt tecken (a). Faktum är att direkt applicering av en extern deformerande kraft för bildandet av dislokationer inte är nödvändig. En sådan kraft kan vara termiska spänningar som uppstår under kristallisation, eller till exempel liknande spänningar i området för främmande inneslutningar i ett stelnande metallgöt när smältan kyls etc. I riktiga kristaller kan överskott av extraplan uppträda samtidigt i olika delar av kristallen. Extraplanet, och därmed dislokationerna, är rörliga i kristallen. Detta är deras första viktiga funktion. Den andra egenskapen hos dislokationer är deras interaktion med bildandet av nya dislokationer, dislokationsslingor, liknande de som visas i figurerna nedan, och även med bildandet av vakanser på grund av förintelsen av två dislokationer med motsatt tecken.
Mekanisk hållfasthet hos metaller. Frenkels modell. Brytkraften brukar kallas spänning och betecknas med σ. Enligt denna modell ökar motståndet σ först med en ökning av förskjutningen längs x-axeln och sjunker sedan till noll så snart atomplanen rör sig ett interatomärt avstånd a. För x> a stiger värdet på σ gång på gång till noll vid x = 2a, etc., dvs. σ (x) är en periodisk funktion som kan representeras som σ = A sin (2 π x / a ) , för området små х A = G / (2π), där G är Youngs modul. En mer rigorös teori gav senare ett förfinat uttryck σ m ax = G / 30. Schema för förskjutning av atomplan (a) och spänningsberoende på avstånd i en kristall (b).
Experimentella och teoretiska värden för skjuvhållfastheten hos vissa metaller. Rullmodell av skiftningen av atomplan för en kristall | F 1 + F 2 | = | F 4 + F 5 | hela rullsystemet är i balans. Man behöver bara ändra kraftbalansen något genom en svag yttre påverkan, och den övre raden av rullar kommer att röra sig. Därför sker rörelsen av en dislokation, det vill säga en uppsättning defekta atomer, vid låga belastningar. Teorin ger σ m ax, skjuvning av dislokationen, i form - perioden för kristallgittret. Genom att sätta a = d, ν = 0, 3 får vi värdena på σ m ax i den sista kolumnen i tabellen, från vilken det kan ses att de är mycket närmare de experimentella.
Spårförskjutningsschema Förskjutningsscheman av typ förskjutning: a - dragförskjutning, b - kompressiv förskjutning, c - mattrörelse. ”Först, låt oss försöka dra larven längs marken. Det visar sig att det inte är lätt att göra detta, det kräver betydande insatser. De beror på att vi försöker lyfta alla par larvben från marken samtidigt. Själva larven rör sig i ett annat läge: den sliter bara av ett par ben från ytan, transporterar dem genom luften, sänker dem till marken, upprepar sedan samma sak med nästa benpar, etc., etc. Efter detta kommer alla benpar att överföras genom luften, hela larven kommer att röra sig en sträcka med vilken vart och ett av benparen har växelvis förskjutits. Larven släpar inte något av benparen längs marken. Det är därför den kryper lätt."
Sätt att hantera dislokationsdefekter. Fixering med föroreningar. En föroreningsatom interagerar med en förskjutning, och förskjutningen av en sådan förskjutning, belastad av föroreningsatomer, visar sig vara hindrad. Därför kommer effektiviteten av att fästa dislokationer av föroreningsatomer att bestämmas av interaktionsenergin E, som i sin tur består av två komponenter: E 1 och E 2. Den första komponenten (E 1) är den elastiska interaktionsenergin, och den andra ( E 2) är den elektriska interaktionsenergin. Fixering av främmande partiklar. Främmande partiklar är mikroskopiska inneslutningar av ett ämne som skiljer sig från basmetallen. Dessa partiklar införs i metallsmältan och stannar kvar i metallen efter att den stelnat när smältan kyls. I vissa fall går dessa partiklar i kemisk interaktion med basmetallen, och då är dessa partiklar redan en legering. Mekanismen för dislokationsstiftning av sådana partiklar är baserad på olika hastigheter för dislokationsrörelser i metallmatrisen och i materialet av främmande partiklar. Säkerhet genom inkludering av den andra fasen. Den andra fasen förstås som utfällningen (fällningarna) av en överskottskoncentration (i jämförelse med jämvikten) av en förorening från en metallföroreningslösning. Separationsprocessen kallas nedbrytning av fast lösning. Interlacing av dislokationer. Vid en hög täthet av dislokationer i metallen uppstår deras sammanflätning. Detta beror på det faktum att vissa dislokationer börjar röra sig längs korsande glidplan, vilket hindrar andras framfart.
Kvalitativ form av löslighetskurvan. Om kristallen innehöll en koncentration av C m vid en temperatur av T m och kyldes snabbt, kommer den att ha en koncentration av C m vid låga temperaturer, till exempel vid T 1, även om jämviktskoncentrationen bör vara C 1. överskottskoncentration ΔC = C m - C 1 bör vara vid med en tillräckligt lång uppvärmning för att falla ut ur lösningen, eftersom lösningen endast i detta fall kommer att anta ett stabilt jämviktstillstånd motsvarande minimienergin för А 1 - x В x-system.
Dislokationsdetekteringsmetoder a) Mikrofotografi (erhållet med transmissionselektronmikroskop, TEM) av en Sr.-kristall. Ti. O 3 innehållande två kantdislokationer (100) (markerade i figuren). b) Schematisk representation av en kantdislokation. c) Mikrofotografi av Ga-kristallytan. Som (erhållen i ett scanning tunnelmikroskop). Vid punkt C finns en skruvdislokation. d) Diagram över en skruvdislokation.
Visualisering av dislokationer med hjälp av ett transmissionselektronmikroskop. a) Mörka linjer på en ljus bakgrund - dislokationslinjer i aluminium efter 1 % sträckning. b) Orsaken till dislokationsområdets kontrast - och krökningen av de kristallografiska planen leder till elektrondiffraktion, vilket försvagar den transmitterade elektronstrålen
a) Etsgropar på (111) ytan av krökt koppar; b) på (100) ytan c) (110) omkristalliserat Al -0,5 % Mn. Dislokationer kan också göras synliga i ett konventionellt optiskt mikroskop. Eftersom områdena runt punkten där dislokationer dyker upp på ytan är mer mottagliga för kemisk etsning bildas så kallade etsgropar på ytan, som är tydligt synliga i ett optiskt mikroskop. Deras form beror på ytans Miller-index.
För att erhålla ett metalliskt material med ökad hållfasthet är det nödvändigt att skapa ett stort antal dislokationsstiftscentra, och sådana centra måste vara jämnt fördelade. Dessa krav har lett till utvecklingen av superlegeringar. Nya metalliska funktionsmaterial. Legeringsstruktur "Design" En superlegering är åtminstone ett tvåfassystem, där båda faserna skiljer sig i första hand i graden av ordning i atomstrukturen. Superlegeringen finns i Ni - Al-systemet. I detta system kan en vanlig blandning bildas, det vill säga en legering med en kaotisk fördelning av Ni- och Al-atomer. Denna legering har en kubisk struktur, men kubnoderna ersätts av Ni- eller Al-atomer, slumpmässigt. Denna oordnade legering kallas y-fasen.
Tillsammans med γ - fasen i Ni - Al-systemet kan en intermetallisk förening Ni 3 Al också bildas med en kubisk struktur, men ordnad. Kuboider Ni 3 А l kallas γ ’-fas. I γ '-fasen upptar Ni- och Al-atomerna platserna för det kubiska gittret redan enligt en strikt lag: det finns tre nickelatomer per aluminiumatom. Diagram över dislokationsrörelse i en ordnad kristall
C-schema för dislokationsnålning genom inneslutningar av en annan fas. DD är en rörlig dislokation. För att få en superlegering smälts nickel och blandas med aluminium. När den smälta blandningen kyls, stelnar den oordnade γ'-fasen först (dess kristallisationstemperatur är hög), och sedan, med en minskning av temperaturen, bildas små kuboider av γ'-fasen inuti den. Genom att variera nedkylningshastigheten är det möjligt att reglera bildningskinetiken, och därmed storleken på inneslutningarna av γ ’-fasen Ni 3 А l.
Nästa steg i utvecklingen av höghållfasta metalliska material var att erhålla ren Ni 3 Al utan γ-fasen. Vy över en finkornig mosaikmetallstruktur. Detta material är mycket ömtåligt: flisning sker längs mosaikstrukturens korngränser. Här kommer andra typer av defekter fram, i synnerhet ytan. På kristallens yta finns det faktiskt ett brott av kemiska bindningar, det vill säga ett nedbrytning är ett brott av kristallfältet, och detta är huvudorsaken till bildandet av en defekt. Dinglande kemiska bindningar är omättade och vid kontakt deformeras de redan och därför försvagas. Schema för att bryta kemiska bindningar på kristallytan.
För att eliminera dessa defekter är det nödvändigt: - antingen att producera ett enkristallmaterial som inte innehåller enskilda korn-kristalliter; - antingen hitta en "buffert" i form av föroreningar som inte skulle tränga in i märkbara mängder i huvuddelen av Ni 3 Al, men som skulle adsorberas väl på ytan och fylla vakanser. Den största affiniteten för vakanser innehas av isovalenta föroreningar, d.v.s. föroreningar vars atomer är i samma grupp av det periodiska systemet som atomen som togs bort från kristallgittret och bildade en tomhet. Superlegeringar Ni 3 Al och Ni 3 Al används idag i stor utsträckning som eldfasta material vid temperaturer upp till 1000 ° C. Liknande koboltbaserade superlegeringar har en något lägre hållfasthet, men behåller den upp till en temperatur på 1100 ° C. Ytterligare utsikter är förknippade med framställningen av Ti-intermetalliska föreningar. Al och T i 3 A l i ren form. Delar gjorda av dem är 40% lättare än samma delar gjorda av nickel superlegering.
Legeringar med lätt deformerbarhet under belastning. Metoden för att skapa sådana metalliska material är tillverkningen av en struktur med mycket små kristallitkorn. Korn med en storlek på mindre än 5 mikron, under belastning, glider över varandra utan att förstöras. Ett prov som består av sådana korn klarar den relativa spänningen Δ l / l 0 = 10 utan brott, dvs provets längd ökar med 1000 % av den ursprungliga längden. Detta är superplasticitetseffekten. Det förklaras av deformation av bindningar i kornkontakter, d.v.s. av ett stort antal ytdefekter. Superplastisk metall kan bearbetas nästan som plasticine, vilket ger den önskad form, och sedan värmebehandlas en del gjord av ett sådant material till grova korn och kyls snabbt, varefter effekten av superplasticitet försvinner och delen används för sitt avsedda ändamål . Den största svårigheten med att erhålla superplastiska metaller är uppnåendet av en finkornig struktur.
Nickelpulver erhålls lämpligen genom lakningsmetoden, i vilken Al-Ni-legeringen krossas med användning av Na-alkali. OH lakar aluminium och får ett pulver med en partikeldiameter på ca 50 nm, men dessa partiklar är så kemiskt aktiva att de används som katalysator. Pulvrets aktivitet förklaras av ett stort antal ytdefekter - dinglande kemiska bindningar som kan fästa elektroner från adsorberade atomer och molekyler. Schema för snabb kristallisation av en metallsmälta sprutad på en centrifug: 1 - kylgas; 2 - smälta; 3 - ström av smälta; 4 - små partiklar; 5 - roterande skiva Schema för dynamisk pressning av metallpulver: 1-projektil, 2 - pulver, 3 - form, 4 - pistolpipa
Laserglasmetod. Termen är lånad från tillverkning av porslin (keramik). Med hjälp av laserstrålning smälts ett tunt skikt på metallytan och snabb kylning appliceras med hastigheter av storleksordningen 10 7 K / s. Det begränsade fallet för ultrasnabb härdning är produktionen av amorfa metaller och legeringar - metallglas.
Supraledande metaller och legeringar Material Al V In Nb Sn Pb Nb 3 Sn Nb 3 Ge Т с, К 1, 19 5, 4 3, 4 9, 46 3, 72 7, 18 18 21.. ... 1911, i Holland, upptäckte Kamerlingh Onnes en minskning av resistiviteten hos kvicksilver vid kokpunkten för flytande helium (4,2 K) till noll! Övergången till supraledande tillstånd (ρ = 0) skedde abrupt vid en viss kritisk temperatur Tc. Fram till 1957 hade fenomenet supraledning ingen fysisk förklaring, även om världen var upptagen med att leta efter fler och fler supraledare. Så 1987 var cirka 500 metaller och legeringar med olika värden på Tg kända. Niobföreningar hade maximal T c.
Kontinuerlig ström. Om en elektrisk ström exciteras i en metallring, vid normal, till exempel rumstemperatur, dör den snabbt ut, eftersom strömflödet åtföljs av värmeförluster. Vid T ≈ 0 blir strömmen i supraledaren kontinuerlig. I ett av experimenten cirkulerade strömmen i 2,5 år tills den stoppades. Eftersom strömmen flyter utan motstånd, och mängden värme som frigörs av strömmen är Q = 0, 24 I 2 Rt, så i fallet R = 0 finns det helt enkelt inga värmeförluster. Det finns ingen strålning i den supraledande ringen på grund av kvantisering. Men i atomen kvantiseras en elektrons rörelsemängd och energi (tar diskreta värden), och i ringen - strömmen, det vill säga hela uppsättningen elektroner. Således har vi ett exempel på ett kooperativt fenomen - rörelsen av alla elektroner i ett fast ämne är strikt koordinerat!
Meissner-effekten Upptäcktes 1933. Dess kärna är att det yttre magnetfältet vid T< Т с не проникает в толщу сверхпроводника. Экспериментально это наблюдается при Т=Т с в виде выталкивания сверхпроводника из магнитного поля, как и полагается диамагнетику. Этот эффект объясняется тем, что в поверхностном слое толщиной 0, 1 мкм внешнее магнитное поле индуцирует постоянный ток, но тепловых и излучательных потерь нет и в результате вокруг этого тока возникает постоянное незатухающее магнитное поле. Оно противоположно по направлению внешнему полю (принцип Ле-Шателье) и экранирует толщу сверхпроводника от внешнего магнитного поля. При увеличении Н до некоторого значения Н с сверхпроводимость разрушается. Значения Н с лежат в интервале 10 -2 . . . 10 -1 Т для различных сверхпроводников. http: //www. youtube. com/watch? v=bo 5XTURGMTM
Om det inte vore för Meissnereffekten skulle en ledare utan motstånd bete sig annorlunda. Vid övergång till ett tillstånd utan motstånd i ett magnetfält, skulle det behålla magnetfältet och skulle hålla det även när det externa magnetfältet togs bort. En sådan magnet kunde avmagnetiseras endast genom att öka temperaturen. Detta beteende har dock inte observerats experimentellt.
Förutom de övervägda supraledarna, som kallades supraledare av det första slaget, upptäcktes supraledare av det andra slaget (A, V. Shubnikov, 1937; A. Abrikosov, 1957). I dem tränger det yttre magnetfältet, när det når en viss H c1, in i provet, och elektronerna, vars hastigheter är riktade vinkelrätt mot H, under inverkan av Lorentz-kraften, börjar röra sig i en cirkel. Vortexfilament dyker upp. Glödtrådens "stam" erhålls av en icke-supraledande metall, och supraledande elektroner rör sig runt den. Som ett resultat bildas en blandad supraledare, bestående av två faser - supraledande och normal. Först när ett annat, högre värde på H c 2 uppnås, expanderar filamenten, närmar sig varandra och det supraledande tillståndet förstörs fullständigt. Hc2-värdena når 20.. ... 50 T för supraledare som Nb 3 Sn och Pb. Mo 6 O 8, respektive.
Josephson strukturdiagram: 1-dielektriskt mellanskikt; 2-supraledare Strukturen består av två supraledare separerade av ett dielektriskt tunt skikt. Denna struktur hittas vid en viss potentialskillnad specificerad av en extern spänning V. Från teorin utvecklad av Feynman följer uttrycket för strömmen I som flyter genom strukturen: I = I 0 sin [(2e. V / h) t + φ 0], där I 0 = 2Кρ / h (К är växelverkanskonstanten för båda supraledarna i Josephson-strukturen; ρ är densiteten av partiklar som bär den supraledande strömmen). Kvantiteten φ 0 = φ 2 - φ 1 betraktas som fasskillnaden för vågfunktionerna hos elektroner i kontakt med supraledare. Det kan ses att även i frånvaro av en extern spänning (V = 0), flyter en likström genom kontakten. Detta är den stationära Josephson-effekten. Om man placerar Josephson-strukturen i ett magnetfält, så orsakar det magnetiska flödet Ф en förändring i Δ φ, och som ett resultat får vi: I = I 0 sinφ 0 cos (Ф / Ф 0), där Ф 0 är kvantumet av det magnetiska flödet. Värdet på Ф 0 = hs / e är lika med 2, 07 · 10 -11 T · cm 2. Ett så litet värde på Ф 0 gör det möjligt att tillverka överkänsliga magnetfältsmätare (magnetometrar), som registrerar svaga magnetfält från hjärnans och hjärtats bioströmmar.
Ekvationen I = I 0 sin [(2e. V / h) t + φ 0] visar att i fallet med V ≠ 0 kommer strömmen att svänga med en frekvens f = 2 e. V/h. Numeriskt faller f inom mikrovågsområdet. Således låter Josephson-korsningen dig skapa en växelström med en konstant potentialskillnad. Detta är den icke-stationära Josephson-effekten. Josephson-växelströmmen, precis som en vanlig ström i en oscillerande krets, kommer att avge elektromagnetiska vågor, och denna strålning observeras verkligen experimentellt. För högkvalitativa Josephson S - I - S-kontakter bör tjockleken på det dielektriska skiktet I vara extremt liten - inte mer än några nanometer. Annars reduceras kopplingskonstanten K, som bestämmer strömmen I 0, kraftigt. Men det tunna isolerande lagret bryts ned över tiden på grund av diffusion av atomer från supraledande material. Dessutom leder ett tunt lager och en betydande dielektrisk konstant av dess material till en hög elektrisk kapacitet hos strukturen, vilket begränsar dess praktiska användning.
Grundläggande kvalitativa idéer om fysik av fenomenet supraledning. Mekanismen för bildandet av Cooper-par Betrakta ett par elektroner e 1 och e 2, som stöts bort av Coulomb-interaktionen. Men det finns en annan interaktion: till exempel, en elektron e 1 attraherar en av jonerna I och förskjuter den från jämviktspositionen. Jon I skapar ett elektriskt fält som verkar på elektroner. Därför kommer dess förskjutning att påverka andra elektroner, till exempel e 2. Det finns alltså en interaktion mellan elektronerna e 1 och e 2 genom kristallgittret. Elektronen attraherar jonen, men eftersom Z 1> Z 2 har elektronen, tillsammans med den joniska "höljet", en positiv laddning och attraherar den andra elektronen. Vid T> T c eroderar den termiska rörelsen den joniska "beläggningen". Förskjutningen av jonen är exciteringen av atomerna i gittret, det vill säga det är inget annat än produktionen av en fonon. I den omvända övergången sänds en fonon ut och absorberas av en annan elektron. Detta betyder att interaktionen mellan elektroner är ett utbyte av fononer. Som ett resultat är hela samlingen av elektroner i det fasta ämnet bundet. Vid varje givet ögonblick är elektronen starkare bunden till en av elektronerna i detta kollektiv, det vill säga hela det elektroniska kollektivet består så att säga av elektronpar. Inuti ett par är elektroner bundna av en viss energi. Därför kan detta par endast påverkas av de influenser som övervinner bindningsenergin. Det visar sig att vanliga kollisioner förändrar energin väldigt lite, och det har ingen effekt på elektronparet. Därför rör sig elektronpar i kristallen utan kollisioner, utan spridning, det vill säga motståndet mot strömmen är noll.
Praktisk tillämpning av lågtemperatursupraledare. Supraledande magneter gjorda av Nb 3 Sn supraledande legeringstråd. För närvarande har supraledande solenoider med ett fält på 20 T redan byggts. Material som motsvarar formeln M x Mo 6 O 8, där metallatomerna M är Pb, Sn, Cu, Ag, etc. anses lovande. största magnetfält (ca 4 0 T) erhållet i en solenoid från Pb. Mo 6 O 8. Josephson-korsningarnas kolossala känslighet för magnetfältet tjänade som grund för deras tillämpning inom instrumenttillverkning, medicinsk utrustning och elektronik. SQUID är en supraledande kvantinterferenssensor som används för magnetoencefalografi. Utifrån Meissner-effekten arbetar ett antal forskningscentra i olika länder med magnetisk levitation – "svävande" över ytan för att skapa höghastighetståg på en magnetisk upphängning. Induktionsenergilagring i form av en kontinuerlig strömkrets och en kraftöverföringsledning (PTL) utan förluster genom supraledande ledningar. Magnetohydrodynamiska (MHD) generatorer med supraledande lindningar. De har en effektivitet för omvandling av termisk energi till elektrisk energi på 50%, medan den i alla andra kraftverk inte överstiger 35%.
Defekter i kristaller är indelade i:
Nolldimensionell
En-dimensionell
Tvådimensionell
Punktdefekter (nolldimensionell) - brott mot periodicitet vid isolerade punkter i gittret; i alla tre dimensionerna överstiger de inte ett eller flera interatomära avstånd (gitterparametrar). Punktdefekter är vakanser, atomer i mellanrummen, atomer i platserna för ett "främmande" subgitter, föroreningsatomer i platser eller mellanrum.
Lediga platser- frånvaron av en atom eller jon i ett kristallgitterställe; Introducerad eller interstitial atomer eller joner kan vara antingen inneboende eller orenhetsatomer eller joner som skiljer sig från huvudatomerna i storlek eller valens. Substitutionsföroreningar ersätta huvudämnets partiklar vid gitterställena.
Linjär(endimensionella) defekter - De huvudsakliga linjära defekterna är dislokationer. Begreppet a priori dislokationer användes först 1934 av Orowan och Teyler i deras studie av plastisk deformation av kristallina material för att förklara den stora skillnaden mellan den praktiska och teoretiska hållfastheten hos en metall. Förskjutning- dessa är defekter i kristallstrukturen, som är linjer, längs och nära vilka det korrekta arrangemanget av atomplan som är karakteristiskt för en kristall bryts.
Ytdefekter på kristallgittret. Ytgitterdefekter inkluderar staplingsfel och korngränser.
Produktion: alla typer av defekter, oavsett orsaken till deras förekomst, leder till en kränkning av gittrets jämviktstillstånd och ökar dess inre energi.
