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金属材料基礎講座-6

格子欠陥と転位

金属原子は結晶構造に従って規則的に配列しているわけですが、全ての金属原子が規則的に配列しているわけではありません。そこには必ず一定の乱れや欠陥が存在します。これを図1に模式的に示します。大部分の金属原子は(a)のように配列した状態ですが、一部の原子は(b)のようにあるべき場所に金属原子が存在せずにすき間ができます。これを格子欠陥と呼びます。格子欠陥には主に以下の3種類があります。

 

点欠陥:金属原子が1個単位で抜けたり、余分に入り込んでいる状態。

線欠陥:金属原子が線状に抜けている状態。転位などがあります。

面欠陥:金属原子が面状に抜けている状態。積層欠陥などがあります。

この中でも転位は金属の強度や変形を扱うために非常に重要な概念です。転位には主に刃状転位とらせん転位の2種類があります。その模式図を図2に示します。刃状転位は結晶構造中に余分な原子面が入り込むような構造になります。らせん転位は結晶構造がねじれるようにずれます。実際の転位構造としては刃状転位とらせん転位が混在した混合転位となります。