Дивакансии

Пикеринг и Вагнер впервые предположили, что именно наличием дивакансий объясняется преимущественная коррозия меди в Аи—Си сплавах и цинка в латуни (обесцинкование) при комнатной температуре (см. разд. 19.2.1). — Примеч. авт. [c.163]

То, что будет излагаться ниже, относится к определению структуры идеальных кристаллов, т. е. кристаллов без дефектов. Реальные кристаллы — это кристаллы с наличием самых разнообразных дефектов (вакансии и междоузельные атомы, дивакансии, дислокации, дефекты упаковки, включения второй фазы и др.). Изучение структуры реальных кристаллов, естественно, представляет более трудную задачу, и в настоящее время во многих лабораториях занимаются исследованием реальной структуры. Эти лаборатории оснащены целым арсеналом современного оборудования, включающего дифракционную, электронно-микроскопиче-скую и другую аппаратуру. [c.36]

Обозначим П2 число образовавшихся дивакансий. Если координационное число равно 2, то имеется Nz/2 соседних пар узлов решетки в кристалле, по которым Пг дивакансии могут быть рас- [c.91]

Здесь, как и ранее, Vi=njN обозначена относительная концентрация вакансий, а — относительная концентрация дивакансий. [c.92]

Аналогично тому, как было получено выражение для концентрации дивакансий, можно получить соответствующие формулы для любого комплекса вакансий или междоузельных атомов [c.92]

Такой же будет энергия образования двух изолированных вакансий. При возникновении же дивакансии число разорванных связей [c.232]

Рис. 10.1. Перемещение атома в плотноупакованной плоскости при миграции а) вакансии, б) дивакансии

Важная особенность дивакансий — их большая подвижность, причина которой ясна из рис. 10.1. Рисунок показывает, что переходу, например, атома А в одиночный вакантный узел В мешают оба соседа, атомы С и D. Переходу же атома А в положение В при наличии дивакансии мешает только один атом В. В связи с большой подвижностью дивакансии играют большую роль в диффузии в кристаллах. [c.233]

Присоединение к дивакансии в ГЦК решетке третьей вакансии также энергетически выгодно. При этом три-вакансии могут иметь различные конфигурации. Чаще всего это — плоские (три вакансии лежат в одной плоскости) или тетраэдрические (четыре соседних вакантных узла образуют тетраэдр, в центр которого перешел атом из занятой им ранее одной из вершин тетраэдра) конфигурации. [c.233]

Найти отношение числа дивакансий к числу вакансий (в равновесии) при 7=1000 К, если энергии их образования различаются на 10% (или на 20%). [c.248]

Первые три стадии возврата, несомненно, связаны с движением и уменьшением концентрации точечных дефектов. Но более точно и однозначно связать каждую стадию с точечными дефектами определенного типа (вакансии, межузельные атомы, дивакансии, комплексы [c.302]

За последние годы вьшолнен цикл исследований электронных состояний О-вакансий в корунде [87—95] в большинстве случаев — с использованием эмпирических или полуэмпирических кластерных расчетных схем [87—94]. Были рассмотрены зарядовые состояния изолированной кислородной вакансии (Го), дивакансии (Го-Го) в модели и Г-центров (захват Гц одного или двух эле- [c.131]

Объединению вакансий в пары или более крупные комплексы может благоприятствовать взаимодействие эффективных зарядов их или упругие деформации, хотя в металлах значение обоих факторов незначительно. Объединение двух изолированных вакансий в дивакансию энергетически выгодно, особенно при не слишком высоких температурах. При удалении соседнего с вакансией атома требуется меньше энергии, чем при удалении атома с нормальным окружением. При образовании двух вакансий разрушается меньшее число атомных связей в расчете на одну вакансию. Правда, энтропийный фактор оказывается при этом менее благоприятным. Расчеты для случая меди показали, что выигрыш энергии при образовании дивакансии составляет E = 2 i — 2 = 4,8 10-2° дж (0,3 эв). [c.52]

Для многих металлов (железа, никеля, меди, серебра, золота, магния и титана), подвергнутых деформации при низких температурах, наблюдался ряд пиков внутреннего трения релаксационного типа, исчезающих при отжиге при комнатной температуре., Исчезновение двух основных пиков происходило в несколько стадий, которые количественно коррелируют со стадиями возврата электросопротивления. Это привело к выводу о том, что затухание, вероятно, обусловлено движением в поле напряжений двойных вакансий и других сложных образований из точечных дефектов. Энергия активации, характеризующая смещение частоты одного из пиков в меди при изменении температуры, приблизительно равна 8-10 2° дж ( 0,5 эв), что согласуется с энергией активации диффузии дивакансий. [c.69]

Рассмотрим эволюцию дефектной структуры при деформации в условиях сильного сжатия и сдвига. Теория этого вопроса дана в [512]. Как показано в этой работе, изменения кристаллической структуры при сжатии—сдвиге сводятся к уменьшению межатомного расстояния, достижению предельной плотности дислокаций, пластическому повороту смежных монослоев на угол Дф, образованию трещин-пор, распаду на элементы со, разделению со на вакансии. Иными словами, при сжатии— сдвиге происходит последовательный переход трехмерной трещины в двухмерные пустоты (дивакансии) со, пересыщающие все участки объема. [c.316]

По данным [512], при ф > структурные изменения стабилизируются, т.е. устанавливается стационарный режим процесса. Замкнутый цикл от рождения трещины до ее превращения в дивакансии с последующим исчезновением на дислокациях в ходе пластического течения назван круговоротом пустоты в стационарном режиме. Периодическое повторение цикла на микроуровне определяет самоорганизацию процесса МЛ. [c.316]

Зависимость D от Сл не может быть согласно теоретическому прогнозу [10] слишком значительной. Соответствующий расчет выполнен в предположении, что массоперенос в сплаве преимущественно осуществляется по дивакансиям. Коэффициент взаимодиффузии связан с мольной долей дивакансий соотношением, аналогичным (1.26) [c.56]

Оценим расстояние х, на котором концентрация дивакансий снизится вдвое. Из (2.36) следует, что при N оо = [c.56]

Считают, что коррозия ускоряет пластическую деформацию напряженного металла путем образования поверхностных решеточных вакансий, в частности сдвоенных вакансий (дивакансий). Последние при комнатной температуре диффундируют внутрь металлической решетки сквозь зерна и границы зерен металла на порядок быстрее, чем моновакансии . Появление дивакансий облегчает пластическую деформацию вдоль плоскостей скольжения вследствие процесса переползания дислокаций. Чем выше скорость коррозии, тем больше доступность дивакансий и, следовательно, тем более выражено образование выступов и впадин, включающихся в процесс развития усталости. Существование минимальной скорости коррозии, необходимой для развития коррозионной усталости, позволяет предположить, что с уменьшением скорости коррозии снижается и скорость образования дивакансий. Концентрация див.акансий падает, и прекращается их влияние на движение плоскостей скольжения возможно такое падение концентрации, при котором дислокации аннигилируют или заполняются атомами металла. [c.163]

Механизм обесцинкования не получил еще удовлетворительного объяснения. Имеются две точки зрения. Первая предполагает, что первоначально протекает коррозия всего сплава, а затем медь осаждается на поверхности из раствора с образованием пористого внешнего слоя. Согласно второй, цинк, диффундируя к поверхности сплава, преимущественно растворяется прИ -а,том поверхностный слой обогащается медью. Каждую из этих гипотез можно успешно применить для объяснения явлений, наблюдающихся в определенных случаях обесцинкования. Однако накопленные факты свидетельствуют, что второй механизм применим намного чаще. Пикеринг и Вагнер [17, 18] предположили, что объемная диффузия цинка происходит вследствие образования поверхностных вакансий, в частности двойных. Они образуются в результате анодного растворения, а затем диффундируют при комнатной температуре в глубь сплава (коэффициент диффузии для дивакансий в меди при 25 °С D = 1,3-10" см с) 117], заполняясь преимущественно атомами цинка и создавая градиент концентраций цинка. Данные рентгеновских исследований обесцин-кованных слоев е-латуни (сплав Zn—Си с 86 ат. % Zn) и -у-латуни (сплав Zn—Си с 65 ат. % Zn) показали, что в обедненном сплаве происходит взаимная диффузия цинка и меди. При этом образуются новые фазы с большим содержанием меди (например, а-латунь), и изменение состава в этих фазах всегда идет в сторону увеличения содержания меди. Как отмечалось ранее, аналогичные закономерности наблюдаются в системе сплавов золото— медь, коррозия которых идет преимущественно за счет растворения меди. Растворения золота из этих сплавов не обнаруживают. В результате коррозии на поверхности возникает остаточный пористый слой сплава или чистого золота. Скопления двойников, часто наблюдаемые в полностью или частично обесцинкованных слоях латуни, также свидетельствуют в пользу механизма, связанного с объемной диффузией [19]. Это предположение встречает ряд возражений [20], однако данные рентгеноструктурного анализа обедненных цинком слоев невозможно удовлетворительно объяснить, исходя из концепции повторного осаждения меди. Хотя предложен ряд объяснений ингибирующего действия мышьяка, сурьмы или фосфора на обесцинкование а-латуни (но не Р-латуни), механизм этого явления нельзя считать полностью установленным. [c.334]

При значительной концентрации вакансий в кристалле происходит их объединение в дивакансии, тривакаксии и более сложные комплексы. Таким образом, могут образоваться и микропустоты (поры). Объединение вакансий в вакаисионные комплексы вызывается условиями термодинамического равновесия системы, поскольку энергия поливакансий всегда меньше энергии образования составляющих их моновакансий на энергию связи последних в комплексе. Так, например, энергия образования дивакансии Еуг меньше энергии образования двух вакансий, а именно [c.91]

Принимая во внимание (3.19), найдем соотношение между концентрацией дивакансий и концентрацией моновакансий [c.92]

В идеальной кристаллической решетке, в которой атомы -совершают лишь колебательные движения около своих положений равновесия, вообще говоря, процессы диффузии маловероятны. Диффузионное перемещение примесных атомов или собственных атомов решетки всегда связано с наличием в ней простых дефектов— вакансий, междоузельных атомов, дивакансий — и других более сложных дефектов — дислокаций, границ раздела, ваканси-онных и примесных кластеров (скоплений). [c.198]

Важным является вопрос о возможности существования кратных точечных дефектов (комплексов), например дивакансий, три-вакансик, тетравакансий и т. д. Простой анализ показывает, что малые скопления дефектов могут быть устойчивее одиночных. Так, если один атом переносится из узла на поверхность, то энергия образования такого дефекта (приходящаяся на атом) может быть получена умножением энергии одной связи со на половину разности числа связей в начальном и конечном состояниях. Так, в ГЦК металле атом, находящийся внутри кристалла, имеет 12 соседей (связей), а на поверхности — в среднем 6. Тогда для энергии образования, приходящейся на одну вакансию, можно получить [c.232]

К настоящему времени выявлена структура некоторых комплексов дефектов. Так, помимо одиночных в металлах достаточно часто возникают дивакансии (бивакансии). Количество вакансий, объединяемых в пары, например, вблизи температуры плавления, может достичь —10 з от общего числа вакансий. [c.233]

Таким способом был подтвержден вывод о стабильности дивакансий. Возможные типы их конфигураций в ОЦК решетке железа [73] показаны на рис. 22 ). Конфигурация, изображенная на рис. 22, б, оказалась более стабильной. Ее энергия связи оказалась равной 0,20 эВ, тогда как в комплексе, пзображенном на рис. 22, а и состоящем из двух вакансий на ближайших узлах, вакансии связаны с энергией только 0,13 эВ. В случае комплекса из трех вакансий (тривакансии) в ГЦК решетке меди сравнивались конфигурации трех типов, изображенные на рис. 23 [57, 1, 77]. Оказалось, что линейная конфигура- [c.123]

Рис. 22. Конфигурации дивакансий в а-железс ( — атоы металла, О — вакансия).

Локальные давления в кристаллической решетке возникают также в окрестности точечных дефектов — вакансий и примесных атомов. Связанная с вакансиями избыточная энергия решетки не превосходит 1 эВ на одну вакансию, т. е. почти на порядок меньше, чем для единичной Дислокации. Хотя суммарная энергия кристалла, связанная с вакансиями, может достигать существенной величины, эффект их влияния на растворение ничтожно мал. Действительно, подстановка этого значения энергии моновакансии в уравнения, аналогичные (111), дает совершенно ничтожную величину эффекта, а образование дивакансий, тривакан-сий и т. д. ничего не меняет, поскольку в отличие от плоских скоплений дислокаций энергия каждой кооперированной вакансии меньше, чем изолированной. Во всяком случае эффект не может превосходить величины, соответствующей равномерно распределенным в объеме дислокациям. [c.114]

Теория упрочнения, предложенная Фляйшером 124], исходит из возможности создания некоторыми дефектами сильных тетрагональных искажений в решетке. Например, в решетке меди такие искажения могут создавать гантельная конфигурация межузельных атомов с осью вдоль (100), дивакансия с осью вдоль (110) и малые дислокационные петли с осью в направлении (111). В ОЦК-металлах тетрагональные искажения вносят атомы внедрения, расположенные вдоль граней куба. Вычисляя поле напряжений вокруг таких дефектов и их силы взаимодействия Fq с движущимися дислокациями, Фляйшер определил скорость движения дислокаций и в поле тетрагональных искажений, изменение напряжения течения в зависимости от температуры Т и энергию активации процесса Я [c.66]

Типы и концентрация устойчивых Р. д. определяются как условиями облучения, так и свойствами самих твёрдых тел. При этом для лёгких частиц и фотонов не слишком высоких анергий наиб, характерно образование устойчивых точечных дефектов (изолиров. вакансии или междоузельные атомы, дивакансии, комплексы компонентов пары Френкеля с примесными атомами и т. п.). При облучении нейтронами устойчивый кластер представляет собой дпваканспонное ядро, окружённое примесно-дефектными комплексами. При ионной бомбардировке плотность точечных дефектов в кластере больше, чем при нейтронной, и она тем выше, чем больше масса иона. При этом важную роль в формировании устойчивых кластеров играет процесс пространственного разделения вакансий п междоузельных атомов, предшествующий стадии квазихим. реакций. В силу этого устойчивые кластеры, возникающие при ионной бомбардировке, имеют более сложную структуру II состоят из вакансионных комплексов с разл. числом вакансий, примесно-дефектных комплексов, а также атомов внедрённой примеси. При облучении кристаллов тяжёлыми ионами устойчивые кластеры представляют собой локальные аморфные области. [c.204]

ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ (нульмерные дефекты) — нарушения идеальной кристаллич. решётки, ограниченные одним или неск. узлами. Т.д. являются вакансии, дивакан-сии, межузельные атомы, а также комплексы примесных атомов с вакансиями, дивакансиями и межузельными атомами. Т.д. могут быть собственными и примеспыми. Упругое поле, созданное Т.д., может быть значительным в пределах области, охватывающей несколько постоянных решётки а, а кулоновское—несколько десятков постоянных а. [c.150]

Кристалл, находящийся при данной температуре в термодинамическом равновесии, имеет равновеснукз концентрацию тепловых вакансий. При данной температуре в кристалле создаются не только одиночные вакансии (см. рис. 9, а), но и двойные, тройные и их группировки. Большинство вакансий являются двои аыми (так называемые дивакансии) (см. рис. 9, б). [c.18]

Последовательное изучение химической природы вакансий и их роли в модификации свойств Ш-нитридов начато сравнительно недавно [36— 39]. Как правило, рассматривается состояние изолированной вакансии в модели сверхячейки. Получаемые результаты описывают электронную природу дефекта, его заряд, положение вакансионных уровней в спектре матрицы. Изучают возмущающее действие вакансии на энергетические состояния кристалла и степень его локализации, описывают релаксационные эффекты, в некоторых случаях оценивается энергия формирования вакансий. Пока лишь в единичных работах затронуты вопросы изучения состояний дивакансий или комплексов дефектов (например, вакансия — примесь). [c.38]

НИХ тетраэдров через мостиковый атом кислорода (=81—О— 81=), второй описывает возникновение дефекта Френкеля (=81— 81—Ъ—О—81=), третрш кластер включает дивакансию по кислороду (=81—81—81=). В состав модельных фрагментов введены концевые атомы водорода — стандартный прием компенсации оборванных связей [134]. При самосогласовании вьшолнялась также структурная оптимизация фрагментов, что привело к неизбежным отклонениям межатомных расстояний и углов связей в кластерах от соответствуюпщх значений в кристалле. Результатами расчетов явились оценочные величины энергий формирования дефектов ( )) [114] кроме того, в рамках используемого подхода оказывается возможным рассчитать константы сверхтонкого расщепления, спиновую заселенность, энергии колебательных мод и их интенсивности (для примесных дефектов), ряд других микроскопических характеристик, см.[114—119]. [c.163]

Рис. 7.10. Энергии формирования френкелевской пары (=81— 81—О—О—81=), кислородной дивакансии (=81—81— 1=) и их рекомбинации в а-8102 (1) и диоксиде кремния, допирован-ном германием (2). Расчеты модельных кластеров [ЗцО На] и [8120е0А]1 соответственно.

Следует иметь в виду, что эта простая классификация может усложниться из-за взаимодействия различных дефектов. Так,, вакансии могут образовывать пары (дивакансии) или комплексы из нескольких вакансий (тривакансии, тетравакансии и т. д.) совокупность вакансий может превратиться в дислокацию или макроскопическую пору, а совокупность дислокаций — в трещину. В то же время вакансии и матричные межузельные атомы аннигилируют, а с примесными атомами вакансии могут образовывать различные комплексы. [c.44]

Подвижность двойной вакансии в г. ц. к. решетках больше, чем моновакансий, примерно на порядок. Объединение вакансии с дивакансией в г. ц. к. решетке энергетически также выгодно, однако плоское образование из трех вакансий неустойчиво. Возникновение комплекса из четырех вакансий энергетически выгодней, чем из трех вакансий. Подвижность тройной вакансии мала, энергия ее миграции для случая меди достаточно велика /-3,2-10- 9 дж (2 эв). [c.52]

Примем, что при данной температуре коэффициент диффузии дивакансий D = onst. Пространственно-временной концентрационный профиль дивакансий находится из решения уравнения типа (2.2) с начальными и граничными условиями Nnn (х 0) = №do Ndq (х/. t) =N [c.56]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...