Когда мы обращаемся к более распространенным кристаллическим материалам

Когда мы обращаемся к более распространенным кристаллическим материалам,в цепи наших рассуждений появляется еще одно звено. Можно, конечно, действуяподобно Дэшу, получить довольно большой монокристалл, но, как правило,каждый отдельный кристалл в наших обычных материалах достаточно мал. Усы- это все-таки исключительные по своим свойствам малые монокристаллы. Обычноже твердые тела больших размеров являются поликристаллами: можно сказать,что они собраны из большого числа малых кристалликов, примыкающих другк другу в трех измерениях, подобно булыжникам мостовой или областям нагеографической карте. Форма отдельных кристаллов может быть весьма неправильной,они примыкают один к другому по границам обычно очень плотно, в чистыхматериалах контакт на молекулярном уровне достаточно хороший. Вообще говоря,поверхностная энергия этих границ выше, чем энергия поверхностей разрушенияв кристаллах, и поэтому в достаточно чистых материалах «границы зерен»не являются источником низкой прочности.

nature-879__1490263572__300h

Другое дело — материалы с большой концентрацией примесей. Хорошо известно,что, когда жидкость замерзает, в процессе кристаллизации растущие кристаллыстремятся изгнать из своего объема примеси. Например, лед, образовавшийсяиз соленой воды, при таянии дает достаточно пресную воду (что очень удобнодля полярников). Этот процесс приводит к тому, что примеси в твердых телахнакапливаются по границам зерен. Здесь же собираются и вакансии, то естьпоры атомных размеров. Все это может превратить границы зерен в поверхностиразрушения. Именно из-за этого небольшая добавка неподходящей примеси можетразрушить сплав. Иногда понижение прочности дает положительный эффект.Рассмотрим, например, что дает добавление антифриза к воде, охлаждающейдвигатель автомобиля. Основной смысл этой операции состоит в том, что гликоль,существенно понижая точку замерзания полученной смеси, оттягивает неприятности,но, если все-таки смесь замерзнет, лед получается пористым, лишенным механическойпрочности и вряд ли способен сильно навредить машине.

Однако для большинства достаточно чистых кристаллических тел границызерен довольно прочны и поведение твердых хрупких материалов можно сравнитьс поведением усов и других монокристаллов, а последнее, как мы видели,очень похоже на поведение стекла. В обоих случаях проблема прочности иразрушения почти исключительно связана с гладкостью поверхности. Для стеклаопределяющим дефектом обычно является поверхностная трещина, для хрупкихкристаллов — ступенька на поверхности. Наличие внутренних дефектов в хрупкомкристалле имеет меньшее значение.

Как мы увидим дальше, для пластичного мягкого материала существует совершеннодругая проблема.

Дислокации и пластичность

Вещества, с которыми мы имели дело до сих пор, считаются в технике хрупкими.Это не значит, конечно, что они рассыпаются на куски при первом же прикосновении.Нет, мы уже видели, что некоторые из них очень прочны. Абсолютного деленияна хрупкие и пластичные вещества нет, но, вообще говоря, хрупкие тела имеют

Комментарии закрыты.