ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диффузия внедренных атомов по октаэдрическим п тетраэдрическим междоузлиям решетки металла из "Теория сплавов внедрения " Перейдем к рассмотрению некоторых частных случаев обсужденного в 21 распада сплава с выделением химического соединения (распада бинарного сплава внедрения и сплава с малым количеством легирующего элемента). [c.230] Выясним сначала, как будет происходить распад простейшей бинарной системы — раствора внедрения атомов С в чистом металле В на твердый раствор измененного состава и химическое соединение С с В. Для этого рассмотрим частный случай изложенной в 21 теории, в котором концентрация атомов А в исходном твердом растворе равна нулю. В этом случае сдо = О и = 0. [c.231] Таким образом, в этом случае равновесная концентрация внедренных атомов С в твердом растворе в начале выделения при некоторой заданной температуре, являющейся температурой распада, обратно пропорциональна концентрации легирующего элемента В (почти чистое химическое соединение которого с С выпадает) в степени l/Y. Этот результат представляет собой обобщение формулы (13) работы [4], полученной там для частного случая 7 = на случай любых Как было отмечено в [4], такой результат находится в качественном согла-сип с эксиоримепталышми данными. [c.233] Аналогично может быть развита теория распада твердых растворов с другими кристаллическими структурами. [c.233] Основным видом теплового движения атомов в твердых телах является колебательное движение около положений равновесия с амплитудами, малыми по сравнению с постоянной решетки. Однако при достаточно высоких температурах оказываются заметными скачкообразные перемещения атомов на расстояния порядка постоянной решетки. Такие перемещения, многократно повторяясь, приводят к беспорядочному блужданию атомов по объему тела — диффузии. При определенных условиях, когда вероятности перескоков атомов в противоположных направлениях оказываются различными, на это беспорядоч-пое блуждание может накладываться и упорядоченное перемещение, преимущественно совершающееся в каком-нибудь направлении и приводящее к возникновению пап-равлеиного диффузионного потока атомов. [c.234] В однородном теле, в котором все элементы объема находятся в одинаковых физических условиях, диффузия приводит лишь к беспорядочному перемешиванию атомов. Если исе в теле имеются пеодпородпости (иапример, градиенты концентраций каких-либо атомов) или созда-хты различные условия для разных участков тела (различная температура, изменяющиеся с координатами поля упругих напрягкешш и т. п.), то в таком теле могут возникнуть и направленные диффузионные потоки атомов. [c.235] Кроме развитой выше макроскопической теории диффузионных процессов может быть развита и микроскопическая теория диффузии, в которой явно принимается во внимание атомистическое строение твердого тела и делаются определенные предположения о механизме перемещения атомов в кристаллической решетке. [c.238] В настоящее время можно считать установленным, что для металлов и сплавов замещения основным механизмом диффузии является вакансионный механизм, при котором находящиеся на узлах атомы в результате теплового возбуждения переходят в соседние вакантные узлы. [c.238] На диффузию внедренных атомов могут оказывать влияние образующиеся комплексы точечных дефектов (см. 5), в состав которых входят эти атомы. В связи с этим в литературе обсуждались возмоишости таких механизмов диффузии, когда эти комплексы, например пары впедренный атом — вакансия на узлах, диффундируют как целое в кристаллической решетке (см., например, статьи в сборнике [1]). [c.239] Одпако роль таких меха пизмов еще недостаточно выяснена. [c.239] В теории Френкеля делается предиоло кение о том, что после перехода атом благодаря сильному взаимодействию с соседними атомами успевает отдать им часть своей эиор-пш. Благодаря этому его кинетическая энергия становится меньше Ан, прежде чем он сразу вернется в исходное (или перейдет в новое) поло кение устойчивого равновесия. Это предположение о независимости переходов, т. о. об отсутствии корреляции между ними, не является строго обоснованным, но для получения качественных выводов может быть принято в данной приближенной теории. Таким образом, в новом устойчивом положении равновесия, например в междоузлии, кинетическая энергия атома оказывается уя е недостаточной для следующего перехода и он остается в этом новом положении до тех пор, пока в результате другого теплового возбуждения не перейдет в какое-нибудь из соседних устойчивых положений. [c.240] Здесь То — постоянная, имеющая смысл среднего времени, в течение которого происходит переход через потенциальный барьер, по порядку величины равная 10 с. Время То оказывается много меньше среднего времени пребывания атома в одном междоузлии. [c.240] Поскольку на 1 см плоскости типа (100) имеется 3/а октаэдрических междоузлий, то на 1 см плоскости I (см. [c.241] К такой решетке и относятся входящие сюда величины. В частности, Аи означает высоту потенциального барьера, вершина которого лежит в точке Р, отмеченной на рис. 60, б. [c.243] Здесь аир — известные коэффициенты, учитывающие геометрические особенности протекания диффузии в кристаллической решетке данного типа (для ОЦК решетки а=1/24, р = 4, а для ГЦК решетки а=1/12, р=12), V — частота колебаний внедренного атома в междоузлии. Формула (23,31) действительно имеет вид (23,29), причем О = = apv. Сделав некоторые упрощающие иредполонсения, Верт и Зинер нашли приближенные выражения для V, 615 и бЯ II показали, что их теория находится в согласии с экспериментальными данными для диффузии внедренных атомов по междоузлиям. [c.246] В начале этого параграфа была рассмотрена феноменологическая теория диффузии, основанная на предположении о том, что движущей силой , вызывающей появление диффузионного потока вещества, является градиент его концентрации. Как отмечалось выше, в этой теории вектор плотности диффузионного потока всегда направлен противоположно градиенту концентрации Па атомов диффундирующего вещества, т. е. диффузионный поток течет из областей с более высокой концентрацией Па. в области с меньшей концентрацией диффундирующих атомов II коэффициент их диффузии Д всегда положителен. [c.247] Вернуться к основной статье