Атомы в плотнейших упаковках представляются в виде жестких шаров. Одну атомную плоскость (один слой) с плотнейшей упаковкой можно получить единственным способом: вокруг шара расположить шесть таких же шаров. Атомы второго слоя необходимо уложить в лунки В или С, образованные атомами А нижнего слоя, например В. Укладывая третий слой, необходимо поместить его в лунки второго слоя, находящиеся точно над атомами А или над лунками С первого слоя. Поэтому возможны два варианта укладки третьего слоя. При первом варианте третий слой полностью повторяет расположение атомов в первом слое. Реализуется чередование АВАВ, характерное для гексагональной плотно упакованной решетки. Во втором варианте получается чередование АВСАВС, характерное для ГЦК решетки.
В чередовании плотно упакованных слоев возможны отступления от того порядка, который свойствен ГПУ и ГЦК решеткам.
Прослойку с нарушенным чередованием плотно упакованных слоев называют дефектом упаковки (ДУ).
Дефект упаковки можно создать:
- сдвигом в плоскости плотнейшей упаковки;
- удалением одной плотно упакованной плоскости;
- внедрением одной плотно упакованной плоскости;
- другими способами.
Дефект упаковки имеет атомные размеры в одном измерении и значительно большие размеры в двух других измерениях, т.е. является поверхностным (двумерным дефектом). Дефект упаковки вместе с ограничивающими его площадь так называемыми частичными дислокациями принято называть растянутой, или расщепленной дислокацией. Такая дислокация может скользить в плоскости дефекта упаковки как единое целое.
Появление дефекта упаковки не изменило ни числа ближайших соседей, ни расстояния до них. Но, как показывает зонная теория твердого тела, из-за изменения в расположении следующих (не ближайших) слоев возрастает энергия электронного газа.
Следовательно, с появлением дефекта упаковки связан избыток энергии, который называется энергией дефекта упаковки. Под ней понимают избыточную свободную энергию на единицу площади дефекта упаковки.
Теория показывает, что у одновалентных непереходных металлов (Сu, Ag, Au) энергия дефекта упаковки мала, а у многовалентных (Al, Mg, Zn, Cd) — велика.
Легирование может сильно изменить энергию дефекта упаковки. В растворах на основе Сu γ снижается при росте электронной концентрации. Например, у Сu γ = 30 эрг/см2, а у бронз, содержащих 2,25; 4,5 и 7% Аl, γ = 20; 5 и 2 эрг/см2 соответственно.