 |
Классификация объемных дефектов
|
|
|
|
Наиболее распространенным видом трехмерных несовершенств являются нарушения сплошности материала, существующие в виде пор и трещин. Нарушением сплошности называется дефект (полость) в кристалле, наименьший размер r которого превышает радиус действия межатомных сил сцепления. Фактически это означает, что размер r превосходит 2-3 межатомных расстояний и противоположные берега полости можно рассматривать в качестве свободных поверхностей.
По происхождению полости подразделяются на структурные и технологические. К структурным относятся такие, которые возникают в результате эволюционного развития других дефектов, уже существующих в решетке, - точечных или линейных. Указанное развитие дефектной структуры может происходить вследствие внешнего воздействия (например, механического, теплового) или же из-за внутренних возмущений решетки (полиморфные реакции, фазовые превращения).
Технологическими считаются несплошности, появление которых целиком обусловлено особенностями осуществления технологических операций - например, прессование порошковых материалов, образование усадочных рыхлостей при кристаллизации.
Пора (а) и трещина (а)
В ненагруженном кристалле различают два типа нарушений сплошности - трещины и поры (по другой терминологии их именуют силовыми и геометрическими трещинами).
Их различие проводится по следующим признакам.
1. По геометрическому признаку: для поры r1 » r2, а для трещины. r1 >> r2.
По силовому (энергетическому) признаку: для ненагруженного кристалла трещины обладают собственным полем напряжений; вокруг поры кристалл свободен от напряжений.
По признаку происхождения – эти дефекты являются продуктом эволюционного развития дефектов более низкого ранга – точечных или линейных.
|
|
|
Простейшим примером трещины является полость, полученная в результате слияния нескольких краевых дислокаций в одну с общим вектором Бюргерса b* =nb, где n - число слившихся единичных дислокаций. Ядро такой объединенной дислокации (её называют сверхдислокацией) становится фактически зародышем клиновидной трещины.
Клиновидная трещина, полученная слиянием нескольких дислокаций
Пора может возникать в результате скопления точечных дефектов, например, вследствие конденсации ансамбля вакансий. Другой известный способ - это преобразование трещины в пору путем вхождения дислокаций обратного знака в дислокационную микротрещину и её затупления.
Если к кристаллу приложено напряжение, то любое нарушение сплошности, в том числе и пора, становится носителем поля напряжений и рассматривается как концентратор напряжений.
В своем развитии объемные дефекты проходят последовательные стадии преобразования от весьма малых (формально микроскопических) размеров, со- измеримых с атомными масштабами, до очень больших (макроскопических). По этой причине дается следующая условная градация объемных дефектов, основанная на их размерном соотношении и существующих способах обнаружения:
Макроскопические несплошности - это трехмерные полости разме- ром примерно в 1 мм и более, которые доступно обнаруживаются методами макроскопического наблюдения (визуально, с помощью рентгеновской или магнитной дефектоскопии).
Микроскопические несплошности - это полости меньшего размера (несколько микрометров), они наблюдаются на шлифах с помощью метода световой микроскопии (увеличение 100-1000 раз).
Граница между этими видами объемных дефектов довольно условная, поскольку их размерная принадлежность устанавливается, исходя из возможностей экспериментального обнаружения.
|
|
|
Субмикронесплошности - отличаются очень малыми размерами (измеряются в нанометрах), следовательно, это дефекты атомного масштаба и по этому признаку их следовало бы причислить к микроскопическим. Из-за малости размеров такие дефекты очень сложно непосредственно наблюдать и поэтому об их присутствии удается судить косвенным образом - на основе измерения какой-нибудь чувствительной физической характеристики, например, плотности.
|
|
|
