1.2. Реальное строение металлических кристаллов

Необходимо отметить, что не по всему объему кристалла (кристаллической ре­шетки) сохраняется такой порядок в расположении атомов (упаковка), как это было показано при описании эле­ментарных ячеек кристаллической ре­шетки.

В действительности имеется некото­рое отступление от такого идеального порядка в упаковке атомов в кристаллической решетке. Как известно, атомы находятся в колебательном движении возле узлов решетки. Чем выше температура, тем больше амплитуда этих колебаний. Хотя большинство атомов металла в данной кристаллической решетке об­ладает одинаковой (средней) энергией и колеблется при данной температуре с одинаковой амплитудой, отдельные атомы имеют энер­гию, значительно превышающую среднюю энергию.

Такие атомы имеют не только амплитуду коле­баний, большую, чем средняя, но могут вообще перемещаться из одного места в другое (из узла в междоузлие). Такой, вышедший из нормальной позиции (узла решет­ки) атом, называется дислоцирован­ным (рис. 2). Место, где находился такой атом, остается в решетке не­заполненным и называется ва­кансией. Вакансии и дислоцированные атомы представляют собой точеч­ные дефекты и вызывают искажения кристаллической решетки (рис. 2). Они не остаются неподвиж­ными, а непрерывно перемещаются.

а б

Рис. 2. Искажения кристаллической решетки около

дислоцированного атома (а) и около вакансии (б)

При перемещении по кристаллической решетке вакансии могут встречаться друг с другом и объединяться с образованием пустоты (рис. 3, а). Скопления вакансий способны перерождаться в другой вид несовершенства кристаллического

строения – так называемые дислокации (рис. 3, б).

а б

Рис. 3. Один из случаев образования дислокации

из скопления вакансий

Этот дефект является линейным, потому что распространяется в длину, существуют также и винтовые дислокации. Кроме образования из вакансий, дис­локации возникают также при образовании кристаллов и в процессе пластической деформации.

Количество и характер распределения дефектов кристаллической решетки оказывают влияние на физико-механические свойства металлов и сплавов.

1.3. Анизотропия кристаллов

В разных плоскостях кристаллической решетки атомы расположены с различной плотностью, и поэтому свойства кристаллов в разных направлениях различны. Такое различие называется анизотро­пией

Все кристаллы анизотропны. Степень анизотропности может быть значительной. Исследования монокристалла (единичного кристалла) меди в различных направле­ниях показали, что предел прочности _в изменяется от 118 до 353 Мн/м² (от 12 до 36 кГ/мм²), а удлинение  от 10 до 55%.

В металлах, состоящих из большого количества по-разному ориентированных мелких анизотропных кристаллов (по­ликристалл), свойства во всех направ­лениях одинаковые (усредненные). Эта кажущаяся независимость свойств от направления называется квазиизотропией (ложной изотропией).

Если в структуре металла создается одинаковая ориентировка кристал­лов, то появляется анизотропия (напри­мер, различные механические свойства вдоль и поперек прокатки).