Кристаллическое строение металлов. Основные виды кристаллических решеток. Анизотропия металлов. Дефекты кристаллического строения металлов

Наиболее простой кристаллической решеткой у металлов является кубическая, имеющая две разновидности: кубическую объемно-центрированную (ОЦК) и кубическую гранецентрированную (ГЦК). У обоих типов этих решеток основу ячеек составляет восемь атомов, образующих куб и находящихся в его вершинах. Остальные атомы находятся или в центре объема куба (один атом на пересечении диагоналей в решетке ОЦК), или в центре каждой из его граней (шесть атомов в решетке ГЦК). Кристаллические решетки ОЦК имеют альфа-железо, хром, ванадий, вольфрм, молибден. Решетку ГЦК имеют гамма-железо, алюминий, медь, никель, свинец.

Другой разновидностью кристаллических решеток у металлов является гексагональная плотноупакованная решетка (ГПУ). Ячейка этой решетки представляет собой шестигранную призму с центрированными основаниями, между которыми на некотором расстоянии от центров трех граней расположены еще три атома. ГПУ решетку имеют альфа-титан, магний, цинк, кадмий, бериллий.

Анизотропия – неодинаковость свойств вдоль различных кристаллографических направлений из-за разного числа атомов, расположенных на кристаллографических направлениях.

Дефекты.

К точечным дефектам (соизмеримым с размерами атомов) относятся вакансии и внедренные атомы. Вакансии – это пустые узлы кристаллической решетки, т.е. места, где по той или иной причине (тепловые и силовые нагрузки) отсутствуют атомы. Атомы внедрения – атомы, находящиеся н в узлах кристаллической решетки, а в ее междоузлиях. Ими могут быть атомы данного или примесного элемента.

Дислокации –дефекты, имеющие протяженность только в одном направлении или линейные дефекты. Образуются дислокации в результате локальных или местных смещений кристаллографических плоскостей. Различают краевую и винтовую дислокации.

На прочностные свойства металлов оказывают влияние и так называемые поверхностные дефекты кристаллической решетки. Ими являются криволинейные поверхности, ограничивающие зерна металла, а также плоские поверхности, разделяющие боки, из которых состоят зерна металла.