Дефекты структуры радиоматериалов и механические свойства радиоматериалов

1.

Дефекты структуры радиоматериалов и механические свойства радиоматериалов
Классификация по размерности:
• точечные (соизмеримы с размером элементарной
ячейки),
•Линейные: краевые и винтовые дислокации,
•Протяженные: границы и поверхности зерен
СПбГЭТУ «ЛЭТИ», кафедра МИТ, ОЭиР, 2016

2.

Классификация точечных дефектов:
Рисунок 1 — Классификация точечных дефектов:
а) структура без дефектов,
б) вакансия,
в) атом замещения,
г) атом внерения
Рисунок 2— Поверхностные дефекты
– границы зерен, фрагментов и блоков
Граница между зернами представляет собой тонкую в 5 – 10 атомных диаметров
поверхностную зону с максимальным нарушением порядка в расположении атомов.
Строение переходного слоя способствует скоплению в нем дислокаций.
На границах зерен имеются участки - фрагменты, разориентированные один
относительно другого на несколько градусов.
Фрагмент может состоять из блоков, размерами не менее 10 мкм, разориентированных
на угол менее одного градуса. Такая структура называется мозаичной.
Размеры зерен составляют до 1000 мкм. Углы разориентации
нескольких десятков градусов.
СПбГЭТУ «ЛЭТИ», кафедра МИТ, ОЭиР, 2016
составляют до

3.

Краевые дислокации
напряжение сдвига
образуется дислокация
дислокация движется право
равновесие
Краевая дислокация является краем одной
"лишней" атомной плоскости
Рис. 3.1 Перемещение дислокации
на одно межатомное расстояние
Рис. 4. Поля упругих напряжений вокруг краевых дислокаций
в кристалле кремния. Дислокации пронизывают пластинку
кремния перпендикулярно к плоскости рисунка
СПбГЭТУ «ЛЭТИ», кафедра МИТ, ОЭиР, 2016
Рис. 3.2. Переползание дислокации
за счет поглощения межузельных атомов

4.

Винтовые дислокации
Винтовая дислокация, как и краевая, представляет собой результат как-бы сдвижения части
одного участка в кристалле относительно другого. Она 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.
Рост винтовой дислокации
Рис. 5. Спираль роста на поверхности кристалла
парафина; ступень роста обрывается в точке выхода
винтовой дислокации на поверхность.
СПбГЭТУ «ЛЭТИ», кафедра МИТ, ОЭиР, 2016

5.

Влияние дислокаций на физические свойства кристаллов
Рис 6. Ряды дислокаций в плоскостях скольжения в
кристалле LiF, выявленные методом травления.
Косые ряды — краевые дислокации,
вертикальный ряд — винтовые.
Рис. 7. Ат. плоскости, окаймляющие трещину
в кристалле фталоцианида меди:
а — электронно-микроскопич. фотография
(межплоскостное расстояние 12,6 А);
б — схема расположения ат. плоскостей.
Рис. 8. Распределение точечных дефектов
вокруг краевой дислокации:
а - вакансий; б - межузельных атомов
Примесь - центр расширения или сжатия.
Прмесные атомы притягиваются дислокацией,
вокруг дислокаций образуется «шуба».
СПбГЭТУ «ЛЭТИ», кафедра МИТ, ОЭиР, 2016
Рис. 9. Аннигиляция точечных дефектов
на ступеньке краевой дислокации

6.

Cпособы увеличения механической прочности
Идея: - устранить движение дислокаций!
Как:
• закрепить дислокации на точечных дефектах – легирование, термообработка
• связать дислокации друг с другом (переплести) –ковка, прокат
• устранить краевые дислокации, возникающие при механической обработке, резании
(специальная геометрия)
• увеличение поверхностных дефектов – создание мелкозернистой структуры (закалка)
СПбГЭТУ «ЛЭТИ», кафедра МИТ, ОЭиР, 2016