Дефекты упаковки

ДЕФЕКТЫ УПАКОВКИ, ошибки в порядке чередования плотноупакованных плоскостей кристалла. Атомные структуры ряда кристаллов можно представить в виде плотных шаровых упаковок. На рисунке а представлен двумерный плотноупакованный слой шаров А одинакового размера. Второй такой же слой можно расположить над первым двояким образом: шары укладываются в лунки типа В либо в лунки типа С (рис. б). Третий слой можно расположить либо так, чтобы центры его шаров помещались над центрами шаров А, либо в лунки типа С. В первом случае получим двухслойную упаковку ABAB..., во втором - трёхслойную ABCABC... Первый тип упаковки реализуется в гексагональных плотноупакованных (ГПУ) структурах, второй - в гранецентрированных кубических (ГЦК).

В идеальных кристаллах все плотноупакованные слои (плоскости) расположены в строгом порядке, образуя периодические последовательности. В реальных кристаллах часто возникают ошибки в расположении слоёв, например, вместо последовательности АВСАВС... может образоваться последовательность АВС ↑ ВСАВС... (знак «↑» обозначает пропущенный слой), т. е. из периодической структуры удаляется одна из плоскостей А. Такой дефект называется дефектом упаковки вычитания. В случае, когда в последовательность плоскостей вставляется лишняя плоскость, возникает дефект упаковки внедрения (АВСА ↑ С ↑ ВСАВС...), или двойной дефект упаковки (можно считать, что изъято две плоскости).

Дефекты упаковки могут возникать при сдвиге одной части кристалла относительно другой в процессе пластической деформации или в процессе фазовых превращений, а также в результате эволюции кластеров вакансий (дефект упаковки вычитания) либо межузельных атомов (дефекты упаковки внедрения).

Основными характеристиками дефектов упаковок являются: вектор смещения на дефектах упаковки R и удельная поверхностная энергия дефекта упаковки γ. R определяет величину и направление смещения кристаллической решётки по одну сторону от плоскости дефекта упаковки до полного совпадения с кристаллической решёткой по другую сторону от плоскости дефекта упаковки. Величина γ определяет энергию, которую нужно затратить на создание единичной поверхности дефекта упаковки. Механическое поведение кристаллов с высокими значениями γ при прочих равных условиях сильно отличается от поведения кристаллов с низкими значениями γ. В последнем случае велика вероятность образования двойников деформации и отжига. В многокомпонентных системах обнаружены сегрегации определённых атомов на поверхности дефектов упаковки (атмосферы Сумино), имеющие химическую природу.

Дефекты упаковки видны на электронно-микроскопических изображениях в виде чередующихся тёмных и светлых полос, если поверхность дефекта упаковки расположена наклонно к направлению падающего пучка электронов. Разработаны электронно-микроскопические методы количественной оценки R и γ , а также определения типа дефектов упаковки.

Лит. смотри при ст. Дефекты.

А. М. Глезер.