Дефекты упаковки

При взаимодействии дислокаций возникают нарушения в последовательности чередования атомов в решетке по некоторым направлениям. Это нарушение пространственной периодичности кристалла называется дефектом упаковки. Данный тип нарушений относится к двумерным (плоским) дефектам.

Нарушение правильного чередова­ния слоев решетки может быть созда­но путем добавления или изъятия слоя; соответственно различают де­фект упаковки типа внедрения или типа вычитания

Один из вариантов дефектов упаковки возникает при двойниковании кристалла, которое часто наблюдается в природных кристаллах, напр., кварца. Если нормальный порядок чередования атомов в каком-либо направлении заменить на зеркально противоположный, то получится зеркально симметричная конфигурация – двойник. В предельном случае граница двойника имеет толщину всего в один атомный слой, неправильно уложенный – это пример дефекта упаковки типа вычитания (рис. 14.13,а).

Двойником в строгом смысле называется кристалл с закономерно разориентированными по отношению друг к другу областями (компонентами двойника), атомная струк­тура которых геометрически связана какой-либо операцией симметрии (опе­рацией двойникования).

Операциями двойникования могут служить отраже­ние в плоскости (двойники отражения), поворот вокруг определенной крис­таллографической оси (аксиальные двойники), отражение в точке (двойники инверсии), трансляция на часть периода решетки (двойники трансляции) и комбинации перечисленных операций.

В узком смысле слова двойник должен обладать двумя компонентами, связанными одной операцией второго порядка (отражение в плоскости, попорот на 180°, инверсии, трансляция на половину периода решетки), так чтобы повторение операции восстанавливало структуру исходной компоненты. Однако встреча­ются и многокомпонентные двойники ("тройники", "четверники", "шестерники"), операциями двойникования для которых служат повороты вокруг осей третьего, четвертого и шестого порядка, трансляции на дробную часть параметра решетки, а также комбинации нескольких кристаллографических операций.

Двойники могут возникать ври росте кристаллов или при их срастании, при рекристаллизационных фазовых превращениях, а также при механических, тепловых, электрических, магнитных н других воздействиях на монокристаллы или поликристаллы. Двойниковые компоненты могут отличаться по оптическим, механическим, электрическим, магнитным и другим свойствам.

Примером могут служить двойники в кварце. Операциями двойникования для кристаллов кварца в виде дофинейского двойника (рис. 14.13,а) являются повороты вокруг оси шестого порядка и оси второго порядка, параллельных существующей оси 3 порядка.

Бразильский двойник (рис. 14.13,б) образуется при срастании левого и правого кристаллов кварца по плоскости (11 0).

Рис. 14.13. Двойники в кварце   а) дофинейский двойник б) бразильский двойник

Рис. 14.14. Дефекты упаковки а) типа вычитания б) типа внедрения

Встречаются дефекты упаковки, заключающиеся в отсутствии части атомной плоскости в некоторой ограниченной области кристалла, их называют «дефекты упаковки типа вычитания» (рис. 14.14,а), а также в лишнем атомном слое в некоторой области кристалла (рис. 14.14,б) – дефекты упаковки типа внедрения.

Края дефектов упаковки, обрывающиеся в кристаллах, образуют линейные дефекты, называемые частичными, или неполными, дислокациями. Расположение неполных дислокаций показано на рис. 14.14.