Характеристики кристалічних решіток
Важливими характеристиками кристалічної решітки є період, координаційне число, коефіцієнт компактності. Період решітки - це відстань між двома найближчими сусідніми атомами. Кристалічна решітка характеризується параметрами a, b, c і кутами між координатними осями - # 945; (Між осями x та z), # 946; (Між y і z), # 947; (Між (x і y).
Координаційне число - це число атомів, що знаходяться в кристалічній решітці на рівному найменшій відстані від даного атома. Кожен атом простий кубічної решітки має 6 найближчих сусідів, розташованих на відстані довжини ребра куба (періоду решітки). Координаційне число таких ґрат позначають К6. В ОЦК решітці у кожного атома 8 найближчих сусідів і координаційне число дорівнює 8 (К8). У ГЦК і ГПУ решітках кожен атом має 12 найближчих сусідніх атомів, відповідно координаційні числа К12 і Г12.
Коефіцієнт компактності - це відношення обсягу атомів, що припадають на елементарну кристалічну осередок, до всього обсягу осередку. Коефіцієнт компактності простий кубічної решітки дорівнює 52%, ОЦК- 68%, ГЦК - 74%. ГПУ - 74%.
Багаторазове повторення в просторі кристалографічних площин (площин, що проходять через певні групи атомів кристалічної решітки) відтворює кристал. Просторове розташування кристалографічних площин і напрямків характеризується індексами.
Для монокристалів характерна анізотропія властивостей, тобто неоднаковість властивостей в різних кристалографічних напрямках, що викликається різною щільністю упаковки атомів в напрямках випробування. Полікристалічні тіла складаються з багатьох зерен. В окремо взятому зерні спостерігається анізотропія, але оскільки орієнтація кристалографічних площин решітки в різних зернах різна, то по всьому об'єму матеріалу властивості вирівнюються, тобто реальні метали є ізотропним. Оскільки їх изотропность є не щирою, а усередненої, то їх прийнято називати квазіізотропнимі. Для металів, оброблених тиском і мають волокнисту структуру, тобто текстуру - спрямоване розташування волокон, характерна анізотропія властивостей.
На відміну від ідеальних кристалів реальні метали містять дефекти. які ділять на точкові, лінійні, поверхневі та об'ємні.
Точкові дефекти (нульмерние) за розмірами можна порівняти з міжатомними відстанями. До них відносяться вакансії (вільні від атомів вузли кристалічної решітки є вакантними), межузельние або дислоковані атоми (атом знаходиться в межузельние просторі кристалічної решітки) і домішкові атоми. Серед них розрізняють атоми заміщення і впровадження (рис. 1.2).
Лінійні дефекти (одномірні) мають вимір в одному напрямку на багато тисяч періодів кристалічної решітки, а в двох інших напрямках за розмірами можна порівняти з міжатомними відстанями. Найважливішими видами лінійних недосконалостей є крайові (лінійні) і гвинтові дислокації.
Мал. 1.2. Дефекти кристалічної будови: а - вакансія; б # 8209; межузельний (впроваджений) атом; в # 8209; заміщений атом; г # 8209; крайова дислокація
Освіта крайових дислокацій викликане наявністю в кристалічній решітці неповних кристалографічних площин. Такі півплощини, що не мають продовження в нижній або верхній частинах кристалічної решітки, називаються екстраплоскості. Крайова дислокація являє собою область пружних спотворень, що проходять уздовж краю екстраплоскості. Розрізняють позитивні і негативні дислокації. Позитивні дислокації виникають у верхній частині кристала і їх позначають знаком # 9524 ;. негативні - в нижній і їх позначають знаком # 9516; .
Поверхневі дефекти (двовимірні) мають вимірювання в двох напрямках. Вони являють собою пружні спотворення кристалічної решітки по межах зерен або їх фрагментів (блоків мозаїчної структури). Розрізняють большеугловие і малокутових кордону.
Большеугловие кордону є області в кілька періодів кристалічної решітки, протягом яких решітка однієї кристалографічної орієнтації переходить в грати іншої орієнтації. Така будова мають межзеренного кордону.