ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отжиг вакансий в, золоте в процессе закалки и после нее Кауфман, М. Меши из "Дефекты в закаленных металлах " За последнее десятилетие накопилось значительное количество экспериментальных работ, посвященных изучению свойств вакансий, образующихся в результате закалки. Эти исследования были проведены главным образом на золоте и на некоторых других гранецентри-рованных кубических металлах и их сплавах. [c.7] Основные экспериментальные и теоретические данные рассмотрены в обзоре Дамаска и Динса [1]. Данные по другим металлам менее обширны и менее надежны, чем по золоту, в связи с тем, что золото не так сильно загрязняется газовыми примесями. Поэтому мы должны быть осторожны в заключениях, вытекающих из сравнения результатов, полученных на золоте и на других металлах, так как такие заключения могли бы ввести нас в заблуждение. [c.7] При изучении сложных кинетических свойств дефектов оказался полезным теоретический метод, основанный на применении электронно-счетных машин. Однако аналитический метод может быть использован только в весьма простых случаях, поэтому делались допущения, далекие от действительности. [c.7] ГИИ связи и конфигураций закалочных вакансий. В ДО следнее время были получены новые доказательства, подтверждающие вторую точку зрения. Некоторые из них были представлены на конференции [8, 9]. [c.9] Основной смысл применения закалки заключается в том, чтобы, используя очень большие скорости охлаж-дения, сохранить сущность высокотемпературного состояния вплоть до низких температур. При низких температурах легче провести определение физических свойств, соответствующих высокотемпературному состоянию, и часто это можно сделать со значительно большей точностью. Экспериментально невозможно получить бесконечно большие скорости закалки, поэтому состояние, изучаемое при низких температурах, отличается от высокотемпературного в результате изменений, возникших в процессе закалки. Полагают, что в обычных экспериментах по закалке эти изменения пренебрежимо малы, так что полученные результаты можно считать эквивалентными результатам, которые должны получиться при высокой температуре. [c.9] В некоторых работах отмечено, что скорость закалки во всем температурном интервале не одинакова, так как функциональная зависимость скорости закалки от температуры в различных температурных интервалах различна. Но и в этих случаях мы вынуждены использовать общее выражение скорости закалки для полного аналитического описания явления. [c.13] На закаленном золоте высокой чистоты было проведено определение энергии активации движения вакансий по отношению угловых коэффициентов в широком интервале концентраций дефектов от 10 ат.% До ат.%. Температура закалки изменялась от 1030 до 600° С. Для загрязненного золота измерения проводились только при закалке с 700° С [12]. Чтобы получить максимальную чувствительность, все измерения удельного электросопротивления проводили в жидком гелии. Большое внимание уделялось тому, чтобы избежать какой-либо деформации в процессе закалки, после закалки и во время операций при отжиге. Поскольку измерения проводились при температуре жидкого гелия, можно было определять энергию активации по отношению угловых коэффициентов вплоть до очень низких концентраций вакансий. Проволока для образцов диаметром 0,405 мм приготавливалась из переплавленного в вакууме золота волочением через алмазные фильеры. Отношение сопротивления при комнатной температуре к сопротивлению в жидком гелии было равно 2500—4000. Оно отличалось от отношения для первоначальных образцов 1000—1400, которые изготовлялись из прутков золота, переплавленных на воздухе. [c.13] Результаты определения энергии активации в зависимости от концентрации дефектов приведены на рис. 3. Для наивысших концентраций дефектов наблюдается низкая энергия активации, равная 0,6 эв. Однако для большей части изученного интервала концентраций дефектов вплоть до 10 ат.%) в чистом золоте получилась средняя величина 0,71 0,03 эв. Заслуживает внимания тот факт, что наши результаты отличаются от результатов Клозке и Кауфмана, полученных на золоте, легированном 1,2 ат. % А . Полученная ими энергия активации, равная 0,85 эв, близка к величине, которая ожидается для миграции моновакансий в золоте. [c.14] Динса (1(1, поэтому мы не будем вдаваться в подробности решения дифференциальных уравнений, а только отметим, что расчеты проводились на цифровой счетной машине ШМ-709 и что было введено предположение о беспорядочном распределении вакансий, дивакансий, примесных атомов и стоков во время отжига. [c.16] При расчетах были использованы следующие величины энергия активации движения моновакансий — 0,84 эв, энергия активации движения дивакансий — 0,7 эв энергия связи между вакансиями, образующими дивакансию, принималась равной 0,3 и 0,2 эа. [c.16] Для расчета мгновенного отношения угловых коэф- фициентов использовалась вычислительная машина, при- Чем первоначальная температура принималась равной 350° К и задавалось изменение температуры на 5 и 10°. Кроме то о, считалось, что в исходном состоянии дивакансии и вакансии находятся в равновесии. [c.17] Соответствующие дифференциальные уравнения приведены в работе Дамаска и Динса. При температуре, с которой проводится закалка, скажем 700° С, вакансии и дивакансии находятся в относительно диссоциированном состоянии с примесными атомами. Однако вскоре после закалки происходит образование комплексов вакансия— примесный атом (рис. 4). В результате образования таких комплексов уменьшается отношение концентраций дивакансий и вакансий. Расчеты, подобные приведенным выше, т. е. расчеты отношения угловых коэффициентов, где мы пренебрегали движением комплексов вакансия —примесь, дали эффективную энергию активации, близкую к измеренной, при условии, что энергия связи вакансий с примесным атомом, так же как и дивакансии с примесным атомом, принималась равной 0,1 эв. Энергия связи между двумя вакансиями, образующими дивакансию, принималась равной 0,3 эв. [c.18] В результате расчета получилось, что Еэфф равно 0,851 эв, причем принималось во внимание влияние скоротечного процесса на наклон кривой отжига. [c.19] И энергии активации вакансии не может быть взята за характеристику образованную скоплений, если тривакансии настолько стабильны, что нет необходимости учитывать их диссоциацию. Однако это не соответствует действительности, так как вакансии образуют большие скопления, содержащие обычно около тысячи вакансий. Образование таких больших скоплений возможно только в том случае, если небольшие скопления (большие, чем тривакансии) не стабильны и диссоциируют в процессе старения. По-видимому, зарождение стабильных скоплений управляет процессом скопления вакансий. [c.20] Для закалок с температур ниже 500° С невероятно, чтобы вакансии образовывали стабильные скопления напротив, наиболее вероятно, что вакансии мигрируют к фиксированным стокам. Возврат электросопротивления, исключая начальную стадию, протекает по кинетике первого порядка, что подтверждает эту точку зрения [6]. Для объяснения наблюдающегося первоначального увеличения электросопротивления предполагалось образование небольших вакансионных комплексов [6]. [c.21] Подвижность закаленных дефектов может быть изучена, если закаленный образец отжигать при соответствующей температуре. Для получения подробной информации о дефектах должна быть измерена энергия активации их движения. Очень часто наблюдаемая энергия активации не является истинной и необходимо некоторое толкование, для того чтобы установить, какие дефекты движутся и не происходит ли между ними взаимодействия или реакции в процессе отжига. Важно также указать предпосылки и методы, используемые для нахождения энергии движения дефектов. [c.23] Перечислим некоторые методы, обычно применяемые для нахождения энергии активации Е . [c.24] Если построить график зависимости nti от 1/Т , то энергия активации определяется по углу наклона этой пря-.-мой. [c.24] Вернуться к основной статье