Диффузия вдоль дислокаций

В работе [112] была также экспериментально измерена диффузия сурьмы вдоль дислокаций в монокристалле кремния. Параллельно измерялась плотность дислокаций методом травления. Согласно полученным данным, коэффициент диффузии вдоль дислокаций на много порядков больше, чем в объеме при 650° С — на 7 порядков, при 700° С — на 6 порядков, при 850° С — на 5 порядков и при 950° С—на 4 порядка. Энергия [c.124]

Нужно отметить, что в подобных расчетах используется экспериментально неизвестная величина — радиус дислокационной трубки. Подобно ширине границы, в разных исследованиях она принимается различной. Отсутствие точной модели структуры дислокационного ядра дает большую свободу при расчетах коэффициента диффузии вдоль дислокаций. [c.125]

Влияние дислокаций. До сих пор мы не касались влияния дислокаций на процесс диффузии. Однако легко видеть, что почти все, относящееся к диффузии по границам зерен, можно применить и к диффузии вдоль дислокаций. Наличие более рыхлой структуры вдоль дислокации указывает на то, что частота перескоков атомов должна быть выше, а энергия активации Q ниже, чем вдали от дислокации. С точки зрения математического анализа влияние границ зерен на процесс диффузии подобно влиянию алюминиевой фольги на теплопроводность пакета, набранного из листов пластмассы и фольги. Чтобы распространить эту [c.151]

Дальнейшее развитие теории необходимо для получения более подробной информации об образовании субзерен, деталей строения и свойств диполей, дислокационных сплетений и других существенных структурных признаков, которые могут быть выявлены с помощью электронной микроскопии. Дополнительные теоретические разработки, требующие широких экспериментальных исследований, должны быть проведены по проблемам диффузии Б многокомпонентных системах, включая исследования граничной и трубочной диффузии вдоль дислокаций. [c.324]

Вследствие наличия поля напряжений вокруг дислокации диффузия вакансий вдоль дислокации происходит с большей скоростью, чем в основной массе. В этом случае облегчаются переползание, зарождение и движение ступенек путем питания их вакансиями. [c.156]

Механизм пластической деформации путем диффузии по дислокационным трубкам (т. е. вдоль дислокации) объясняет повышенную подвижность одиночных и парных перегибов под действием приложенных напряжений, что способствует более интенсивному скольжению в результате преодоления барьера Пайерлса. [c.157]

Дислокации наряду с другими дефектами участвуют в фазовых превращениях, рекристаллизации, служат готовыми центрами при выпадении второй фазы из твердого раствора. Вдоль дислокаций скорость диффузии на несколько порядков выше, чем через кристаллическую решетку без дефектов. Дислокации служат местом концентрации примесных атомов, в особенности примесей внедрения, так как это уменьшает искажения решетки. Примесные атомы образуют вокруг дислокации зону повышенной концентрации, которая мешает движению дислокаций и упрочняет металл. [c.14]

Наряду с объемной диффузией, которая протекает через точечные дефекты кристаллической решетки, в поликристаллическом теле имеются и дислокации, границы зерен, внутренние и наружные поверхности, через которые также протекает диффузия. В общем диффузия вдоль таких линейных и поверхностных дефектов, протекает быстрее, чем диффузия атомов через точечные дефекты в решетке кристалла. Имеются данные о том, что энергия активации диффузии по границам зерен в первом приближении равна примерно половине энергии активации объемной диффузии [62]. Вследствие более низкой энергии активации, относительное значение диффузии по границам зерен возрастает с увеличением тем- пературы медленнее, чем при объемной диффузии. [c.51]

К сожалению, соотношение (1.21) выполнялось в ограниченном интервале напряжений и температур и особенно большие сложности возникали при попытке его использования для объяснения результатов испытания чистых металлов с ГЦК- и ОЦК-ре-шетками. В связи с этим были развиты представления о конкурирующей роли диффузии вдоль линий дислокаций ( трубчатая диффузия), что привело к введению понятия эффективного ко эффициента диффузии 136] [c.23]

Кинетика структурного или фазового превращения определяется подвижностью атомов и разностью термодинамических потенциалов фаз. Роль различных факторов в развитии фазового превращения часто проявляется в связи с изменением диффузионной подвижности атомов. Пластическая деформация, например, обычно ускоряет процессы диффузии и должна способствовать развитию диффузионных фазовых превращений. Однако могут быть случаи, когда необходимо разделять кинетические и термодинамические эффекты. Так, диффузия примесей вдоль дислокаций происходит легче, чем в неискаженной упаковке, но из-за увеличения сил связи атомов примеси с дефектами возникают примесные сегрегации. В результате, при диффузионном насыщении предварительная пластическая деформация может увеличить глубину диффузионного слоя, в то время как при очистке от примесей та же деформация может уменьшить ее. Поэтому, если эффективность того или иного фактора проявляется в связи с изменением разности химических потенциалов диффундирующего компонента в сосуществующих фазах, результат воздействия будет зависеть от того, поступает компонент в фазу или удаляется из нее. Аналогичное заключение можно сделать и о влиянии на диффузию третьего компонента. Кремний, например, способствует обезуглероживанию стали, но препятствует цементации ее. [c.49]

Преимущественное проникновение атомов никеля при самодиффузии и атомов водорода при диффузии в различных металлах вдоль дислокаций наблюдалось непосредственно с помощью электронномикроскопической авторадиографии (см. гл. XI). [c.125]

Особое значение в процессах термического разупрочнения имеет коэффициент диффузии. В реальных металлах и сплавах насчитывается много видов диффузии - самодиффузия, взаимодиффузия примесных атомов и легирующих элементов, трубочная диффузия вдоль дислокаций, зернограничная диффузия. Какой из них в наибольшей степени контролирует миграцию границ Пли каждый из них вносит свою лепту в общее значение Д Ответ на этот вопрос получим позднее, когда будем анализировать изменение релаксационных процессов в металле в зависимости от различных факторов. Пока примем рекомендации [4], где в качестве процессов, ответственных за термическое разупрочнение, приняты зернограничная и трубочная диффузии, для которых ориентировочно можно принять Q = 0,52сд, где 2сд энергия активации само диффузии. [c.138]

Коэффициенты самодиффузии вдоль дислокаций на много порядков величины больше коэффициентов самодиффузии в кристаллической решетке. Например, коэффициент диффузии кислорода вдоль линий дислокаций в альбите на пять порядков больше коэффициента объемной диффузии [399 ]. Из сопоставления результатов эксперимента и модели получается величина ОйЛа (в см7с), где/)с — коэффициент диффузии вдоль дислокации и Ла — эффективная площадь поперечного сечения трубки дислокации (если ядро дислокации рассматривать как трубку). Так же как и для объемной диффузии, можно записать [c.64]

В настоящее время, имея в циду возможное влияние диффузии вдоль дислокаций на кривизну графика Аррениуса, трудно избежать вывода о том, что ползучесть, контролируемая диффузией, вероятно, не единственный механизм, действующий при высоких температурах. Подчеркнем еще раз,., что вкс геримен-тальное определение показателя степенного закона п и энергии активации Q в ограниченных областях напряжений и температур не дает достаточной информации для точного определения механизма процесса ползучести величины п и Q—слишком слабые критерии. Во многих случаях для этого необходимо ис-. следовать конфигурации дислокаций под просвечивающим электронным микроскопом. ---------- [c.131]

Границы субзерен могуг также действовать как источники и стоки точечных дефектов, что было первоначально преДЦоло-жено Фриделем [123], а ползучесть Кобле может возникать из-за переноса вещества вдоль границ субзерен по механизму диффузии вдоль дислокаций. И действительно, в некоторых случаях согласие между наблюдаемой и вычисленной вязкостью лучше, если при нахождении последней использовать размер субзерен вместо размера зерен [75]. Но даже после такого изменения наблюдаемая вязкость остается меньшей, чем. вычисленная. [c.226]

Комбинирование закалок и деформаций в сплавах А1 — Си [77, 78], убедительно доказывает, что высокая скорость роста скоплений вызвана существованием сверхравновесных вакансий, а не диффузией атомов меди к скоплениям вдоль дислокаций. Эти измерения показали, что, когда сплав нагревается до 200° С для растворения скоплений и затем закаливается с этой температуры, скорость вторичного роста скоплений мала, но умеренные величины наклепа увеличивают эту скорость на порядок. Однако скорость роста после закалок с 400 С и выше не может быть увеличена последующим наклепом. Поскольку число дислокаций, образующихся при наклепе, одинаково для каждого случая, ясно, что диффузия вдоль дислокаций не является процессом, контролирующим скорость образования скоплений. Эти измерения показали, что концентрация вакансий, вызванная деформацией алюминия на несколько процентов при комнатной температуре или ниже, намного больше, чем концентрация вакансий после закалки с 200 С, но намного меньше, чем после закалки с 400° С. [c.350]

Дислокации наряду с другими дефектами участвуют в фазовых превращениях, рекристаллизации, служат готовыми центрами при выпадении второй фазы из твердого раствора. Вдоль дислокаций скорость диффузии на иаскп1п.ко порядков чем через 1фисталлическую решетку без дефек- [c.266]

В области высоких температур (выше 0,5Т пл) при обычных скоростях статических испытаний (е 10 с ) выполняется условие е > > 10 Д [86, 89, 90] (здесь О— коэффициент объемной самодиффузии), и в результате концентрация ступенек на дислокациях и концентрация вакансий в металле превосходят их термодинамически равновесные значения. Если учесть, что скорость диффузии примесных атомов при высоких температурах становится значительной и они уже не сдерживают движение дислокаций, то понятно, почему в данной области температур пластическая деформация происходит за счет миграции вакансий и дис[)фузни вдоль дислокаций, а энергия активации процесса определяется лишь энергией активации миграции вакансий [8]. Конкретные механизмы пластической деформации в этой области и ограничивающие их факторы достаточно подробно рассмотрены в разделе, посвященном картам механизмов деформации [31, 32]. [c.45]

Полученное значение энергии активации зернограничной диффузии значительно ниже значения 107кДж/моль, типичного для диффузии вдоль стационарных границ зерен в крупнокристаллической Си [241]. Это означает, что в данной ситуации поглощение дислокаций имеет место на границах зерен, для которых характерна повышенная диффузия, и данный факт объясняет ускоренное развитие процессов возврата при деформации ультрамелкозер-нистой меди уже при комнатной температуре. [c.190]

К. д. наблюдается для легких примесных частиц (атомов II или мюонов) в металлах, а также для разл, точечных дефектов в гелии твёрдом (вакапснй, изотопич. примесей, перегибов па дислокациях, дефектов поверхности). В последнем случае К. д. существенна для объяснения кристаллизационных волн. Для нек-рых точечных дефектов К. д. происходит только вдоль онредел. осей или плоскосте кристалла, а диффузия вдоль остальных направлений является чисто классической, К. д, приводит также к особеииостям внутр. трения в квантовых кристаллах. [c.268]

Характер зависимости Буст от Т указывает на то, что П. м. является термически активируемым процессом, конкретный механизм к-рого зависит от свойств материала, темп-ры и напряжений. При низких Г, когда диффузия подавлена, одним из таких процессов в крис-таллич. материалах (прежде всего, в металлических и керамических) может быть преодоление сопротивления движению дислокаций со стороны периодич. по-тенц, поля кристаллич. решётки (т. н. внутр. напряжений Паи Пайерлса — Набарро). Перемещение дислокаций в этом случае из одного положения в другое осуществляется не одновременно по всей её длине, а путём образования перегибов и их движения вдоль дислокации. При термич. активации перемещение дислокаций происходит 1ШИ 0, меньших чем 0 . П. м. с таким механизмом наОлюдают при Т < 0,2 Г . Величина ДЯ для металлов составляет 20—75 кДж/моль, т. е. е изменяется с темп-рой незначительно. [c.11]

Плавлению двух металлов, приведенных в контакт, предшествует взаимная диффузия и насыщение твердых растворов [39, 1801. Вдоль дислокаций диффузия происходит быстрее и здесь раньше достигается необходимая для плавления концентрация твердого раствора. В связи с образованием примесных атмосфер, химический состав твердого раствора в районе дислокационных скоплений обычно ближе к составу жидкой фазы. Благодаря этому оплавление может происходить и вдали от усадочных несплошнос-тей. Плавлению вблизи последних способствует сегрегация легкоплавких примесей, однако ускоренное охлаждение препятствует изменению состава жидкости при затвердевании. Если скопления дислокаций, образуюш иеся при быстрой смене температур, не насыщаются примесными атомами, что может реализоваться при ускоренном нагревании образцов, роль их при плавлении уменьшается. Этим можно объяснить эффект ускоренного нагрева, включение которого в режим термоциклирования препятствует необратимому увеличению объема и развитию пористости. Кратковременная выдержка при повышенных температурах, в результате которой происходит образование полигональных границ и насыщение примесями, восстанавливает склонность алюминиевых сплавов к росту. [c.124]

При исследовании самодиффузии на малоугловых границах кручения бикристалла серебра Лоув и Шьюмон нашли, что скорость процесса по винтовой дислокации, по крайней мере, в 10 раз меньше, чем по краевой. Интересно отметить, что энергия активации для диффузии вдоль винтовой и краевой дислокаций примерно одинакова и составляет около половины энергии активации объемной диффузии, а множитель Dq для винтовой дислокации в 10 раз меньше. [c.125]

Конечно, следует иметь в виду, что прямое количественное измерение проникновения вещества вдоль дислокационной трубки очень трудно, так как это количество очень мало. Были проведены опыты по измерению самодиффузии вдоль дислокации в цинковой фольге с помощью просвечивающей электронной микроскопии (Рожанский). По скорости округления дислокационных петель за счет линейного натяжения дислокаций определялся коэффициент диффузии вакансий. Рассчитанный из этих данных коэффициент самодиффузии цинка вдоль дислокаций на 10 порядков больше, чем коэффициент объемной самодиффу-зии 10 и 10 з см сек последний получен экстраполяцией. [c.125]

Клоцман [113] развил методику определения параметров диффузии вдоль межзеренных границ и одиночных дислокаций. Исследование с помощью радиометрического послойного анализа объемной (950—770° С), граничной (490—290° С) и дислокационной (190—100° С) самодиффузии серебра показало, что энергии активации двух последних в пределах точности опыта равны друг другу и составляют около одной трети от энергии активации объемной диффузии, а предэкспоненциальные множители на несколько порядков ниже, чем для объемной самодиффузии. По мнению авторов, это указывает на близость структуры ядра дислокации и тех областей межзеренного сочленения, в которых локализуется ускоренная диффузия, и служит подтверждением представления о кооперированном элементарном акте диффузии по структурным дефектам металлов с г. ц. к. решеткой и низкой энергией дефектов упаковки. [c.125]

Большой практический и теоретический интерес представляет влияние дислокаций на процесс гетеродиффузии Сейчас большинство исследователей считает, что по крайи й мере краевые дислокации увеличивают скорость передвижения атомов при самодиффузии и гетеродиффузии атомов замещения. Величина Q для диффузии вдоль краевых дислокаций примерно такая же, как и для диффузии по границам зерен, т. е. около 0,5Q в объеме зерна. [c.291]

Исследование [191] показало сосредоточение диффузионно внедрившейся меди вдоль дислокаций деформированных кристаллов кремния это объясняется образованием вдоль дислокаций локальных энер-1-етических уровней, которые значительно выше, чем энергетические уровни кристалла с правильной решеткой, в связи с чем для диффузии необходима меньшая энергия активации. Наши исследования 149] по наводороживанию стали в процессе ее деформации также показали увеличение скорости наводороживания в зонах полос скольжения. [c.32]

Возникновение микроскопических пор, кроме того, связано с образованием скоплений вакансий при кристаллизации стали. Источником зародыша поры критического размера (Б. Я-Любов, А. П. Семенов [88, с. 233— 240]) в растущем кристалле служат вакансии и пересы-щенность растворенными атомами газа. Примесные атомы, дислокации, области напряжений сдвига и другие дефекты могут ускорять или замедлять в зависимости от скорости направленного роста кристалла перенос вакансий и избыточных газовых атомов к поре. Скорость диффузии вакансий к поре вдоль дислокаций и границ зерен увеличивается. При незначительных пересыщениях атомы газа диффундируют через раствор из маленьких пор в большие. Возникновение напряжения вследствие градиента температур способствует перемещению пор малых размеров и их коагуляции. Скорость передвижения поры обратно пропорциональна ее радиусу. При некоторой оптимальной для данного вещества скорости передвижения форма пор изменяется из сферической в эллипсоидальную. [c.101]

Ж. Фридель рассматривает различные случаи взаимодействия дислокаций с примесями. При диффузии атомов В в кристалл Si вблизи границ создается большая плотность дислокаций. Такое же воздействие оказывает сера при ее диффузии через границы в кристаллы a-Fe. Дислокации в мягкой стали блокируются более подвижными атомами N, если возникают большие облака Коттрела и выделяются карбидные частицы. Д. МакЛин [96] утверждает, что скопления атомов С и N в Fe более вероятны, чем равномерное их распределение в матрице вдоль дислокаций. Неравномерное распределение примесных атомов связано с малой растворимостью С и N в Fe. [c.109]

Рост малых полостей размером не больше ЮОЬ, где Ь — вектор Бюргерса, при комнатных температурах происходит преимущественно путем диффузии атомов вдоль дислокаций. Рост и залечивание крупных полостей (более 10 Ь) при более высоких leMnepaiypajt проиохо-дит в результате объетиной диффузии. [c.68]

В третьей главе кратко рассматриваются законы диффузии и приводятся решения уравнений диффузии для наиболее важных в металловедении случаев. Ее автор П. Шьюмон описывает также механизмы диффузии и диффузию вдоль границ зерен и дислокаций. (Подробнее эти вопросы изложены автором в книге Диффузия в твердых телах , которую в 1966 г. выпустило в переводе издательство Металлургия .) [c.6]

Детальный анализ влияния дислокаций на величину коэффициента D в монокристаллах выполнить очень трудно в связи с их большим количеством и неопределенностью пространственного распределения дислокаций. Однако в настоящее время сходятся на том, что по крайней мере краевые дислокации значительно увеличивают скорость передвижения атомов и что величина Q для диффузии вдоль краевых дислокаций примерно такая же, как и для диффузии по границам зерен, т. е. около Таким обра- [c.152]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...