Теория дислокаций кристалла - Реферат

Теория дислокаций кристалла - теория несовершенного роста кристаллов, основанная на наличии мельчайших спиралей на поверхности растущего кристалла.Первоначально математическая теория дислокаций была разработана Вито Вольтерра в 1905г., однако сам термин «дислокация» был предложен позднее в работах профессора Бристольского университета Фредерика Франка. Общее определение С математической точки зрения, дислокация - это топологический дефект, называемый также солитоном. Дислокации относятся к стабильным образованиям. Если в идеальном кристалле провести замкнутый контур, а затем попытаться провести такой же контур вокруг области с дислокацией, то контур будет разорван. Вектор, который нужно провести для замыкания этого контура, и есть вектор Бюргерса дислокации.Дефектами кристалла называют всякое нарушение трансляционной симметрии кристалла - идеальной периодичности кристаллической решетки. А именно, бывают нульмерные (точечные), одномерные (линейные), двумерные (плоские) и трехмерные (объемные) дефекты. К нульмерным дефектам кристалла относят все дефекты, которые связаны со смещением или заменой небольшой группы атомов (собственные точечные дефекты), а также с примесями. Эти дефекты называются: вакансия-свободный, незанятый атомом, узел кристаллической решетки; собственный межузельный атом - атом основного элемента, находящийся в междоузельном положении элементарной ячейки; примесный атом замещения-замена атома одного типа, атомом другого типа в узле кристаллической решетки. В позициях замещения могут находиться атомы, которые по своим размерам и электронным свойствам относительно слабо отличаются от атомов основы; примесный атом внедрения - атом примеси располагается в междоузлии кристаллической решетки.Краевая дислокация представляет собой локализованное искажение кристаллической решетки, вызванное наличием в ней лишней атомной полуплоскости (экстраплоскости). Образование краевой дислокации можно представить, как результат удаления одной полуплоскости из кристаллической решетки в середине кристалла. В этом случае окружающие дефект плоскости уже не будут прямыми, однако они будут огибать границу уничтоженной полуплоскости так, что на гранях кристалла структура решетки не будет нарушена и дефект не будет виден.Винтовая дислокация соответствует оси спиральной структуры в кристалле, характеризуемом искажением, которое присоединяется к нормальным параллельным плоскостям, вместе формирующим непрерывную винтовую наклонную плоскость (с одним периодом), вращающуюся относительно дислокации. Мысленно надрежем кристалл по плоскости и сдвинем одну его часть относительно другой по этой плоскости на один периодрешетки параллельно краю надреза. Кристалл с винтовой дислокацией уже не состоит из параллельных атомных плоскостей, скорее его можно рассматривать состоящим из одной атомной плоскости, закрученной в виде геликоида или винтовой лестницы без ступенек.Когда дислокация представляет собой кривую. Такие дислокации называются смешанными (рис. Назовем областью хорошего кристалла любую область реального кристалла, где можно установить однозначное соответствие с идеальным кристаллом, а где такого соответствия установить нельзя, - областью плохого кристалла. Контуром Бюргерса называют замкнутый контур произвольной формы, построенный в реальном кристалле так, что от атома к атому переходят последовательно, не выходя из области хорошего кристалла. К объемным дефектам относятся скопления вакансий, образующие поры и каналы; частицы, оседающие на различных дефектах (декорирующие), например: пузырьки газов, пузырьки маточного раствора; скопления примесей в виде секторов (песочных часов) и зон роста.Вектор Бюргерса (b) - количественная характеристика, описывающая искажения кристаллической решетки вокруг дислокации. Он получается, если в реальном кристалле обойти контур, который был бы замкнутым в идеальном кристалле (например, в примитивном кристалле кубической сингонии это контур "n связей вверх, m связей вправо, n связей вниз, m связей влево"), заключив дислокацию "внутрь" контура. Вектор b, который нужен для замыкания контура, называется вектором Бюргерса. Если в реальном кристалле контур проведен вокруг дислокации, то соответствующий контур в идеальном кристалле окажется разомкнутым (рис. Чтобы замкнуть контур, его надо дополнить вектором , который и является вектором Бюргерса.Линейную дислокацию удобно рассмотреть на примере однородного изотропного (например, резинового) упругого цилиндра (рис.8). Разрежем цилиндр вдоль плоскости P (рис. Линия ОО/, определяющая область, в которой сдвиг произошел от области, где сдвига нет (рис.Теория дислокаций объясняет зависимость между деформациями и напряжениями, выявляет причину деформационного упрочнения.

Содержание

Введение

1. Понятие дислокации

2. Дефекты кристалла

2.1 Нульмерные (точечные)

2.2 Одномерные (линейные)

2.2.1 Краевая дислокация

2.2.2 Винтовая дислокация

2.2.3 Смешанная дислокация

2.3 Двумерные (плоские)

2.4 Трехмерные (объемные)

3. Контур и вектор Бюргерса

4. Размножение дислокаций при пластическом деформировании

5. Теория дислокаций

Заключение

Список использованной литературы