Дефекти упаковки - студопедія
Атоми в дуже ретельним упаковці представимо у вигляді жорстких куль в просторі кристала. Один шар можна отримати єдиним способом. Навколо кулі треба розташувати 6 таких же куль, центри їх знаходяться в вершині правильного 6-тіугольніка, утворюючи плоску гексагональную сітку. Якщо з'єднати центри шести прилеглих атомів виходить шестикутник.
Для отримання n-атомного шару необхідно укласти атоми в лунки 1-го шару. Центри атомів 1-го шару позначимо -А
Всі лунки 1-го шару - однакові, проте їх позначимо через В і С.
Різні букви тому, що кулі 2-го шару помістити в кожну лунку 1-го шару неможливо. Укладаючи 3-ий шар щільно чином, його кулі слід помістити в лунки 2-го шару.
Положення сусідніх лунок 2-го шару не ідентично по відношенню до 1-му одні лунки в другому шарі знаходяться над атомами А з 1-го шару, а інші над З 1-го шару. Тому можливі 2 варіанти укладання 3-го шару:
1) Атоми 3-го шару укладаються в лунки 2-го точно над центрами атомів А з 1-го шару Отже в 3-му шарі повністю повторюється розташування атомів в 1-му шарі і позначаються так само буквою А. Якщо далі укладати також, щоб через один шар повністю повторювалося розташування, то отримаємо гексагональними щільноупакованими структуру А-В-А-В- Виходить ГПУ решітка. Можна отримати структуру і А-С-А-С-решітка така ж. Т.ч. для ДП решітки символ А повинен повторюватися через 1 шар. Шестикутник тут є площиною базису.
2) атоми 3-го шару укладаються в ті ж лунки 2-го шару, які знаходяться над лунками З з 3-го. Т.ч. розташування атомів в 3 шарі повністю не повторює розташування атомом ні в 1 шарі в точках А, ні в 2 шарі в точках B. Якщо далі укладати 4 шар в лунки 3 шари над кулями А 1 шару і продовжувати укладання нових шарів таким чином, то отримаємо ГЦК-решітку. Позначається ABCABCABC ... повне повторення відбувається через 2 шари. В щільної упаковки можливі незліченні варіанти чергування шарів. Однак тільки варіанти ABAB ... і ABCABC ... реалізуються в кристалічній решітці металів.
Слід підкреслити, що з наведених міркувань виходить абсолютно однакова щільність упаковок в ГЦК і ГП-решітках.
У чергуванні щільноупакованих шарів можливо відступ того порядку, який властивий ДП і ГЦК решіток. Прошарок з порушеним чергуванням щільноупакованих шарів - дефект упаковки. Його можна створити зрушенням дуже ретельним упаковки, видаленням або впровадженням однієї плотноупакованной площини в іншу.
1) В ДП решітках щільну упаковку можна отримати якщо один з шарів А з усіма встановленими вище зрушити так, щоб атоми потрапили в сусідню лунку С.
При цьому А переходять в положення С. а В в А. У результаті близько площині зсуву виходить чергування шарів АВС і ВСА властиві ГЦК.
2) В ГЦК решітці порушення чергування шарів можна отримати, якщо один з шарів В зрушити так щоб атоми потрапили в сусідні лунки. При цьому атоми
В → С, С → А, А → В.
В результаті близько площині зсуву вийде чергування шарів властиве ДП.
Якщо в ГЦК вилучити частину або всю площину В і зблизити по нормалі 2 половинки кристала щоб виключити утворюється порожнечу, то отримаємо чергування шарів АВ-СА-CA-BC- Тут виходить прошарок ДП решітки СА-СА. Такий дефект називається дефектом упаковки віднімання.
В ДП решітці можна, впроваджуючи зайву площину отримати дефект упаковки.
Дефект упаковки має атомні розміри в одному напрямку, і значно більші в інших, тобто що відносяться до поверхневих дефектів.
Поява дефектів упаковки підвищує вільну енергію кристала. Ця надлишкова енергія називається енергією дефекту упаковки.
Теорія показує, що у кристалів одновалентних Ме (Сu, Аg, Au) енергія дефекту упаковки мала, а у багатовалентних (Zn, Ni, Cd) велика. У ГЦК одне порушення в правильному порядку чергування може дати двійникові кордон. Наприклад: В АВС АВС АСВ АСВ виділено двійникові кордон з одного боку АВС АВС з іншого СВА СВА.