Концентрация вакансий

Если предположить, что последний процесс начнет протекать только при концентрации легирующего элемента в окисле Сок, большей, чем концентрация вакансий в окисле нелегированного [c.86]

В алюминии, молибдене и вольфраме полигонизация протекает с большой скоростью, и субзерна достигают значительных размеров, что вызывает сильное разупрочнение. Некоторые физические свойства (например, электросопротивление) в процессе возврата восстанавливаются практически полностью. Это связано с уменьшением концентрации вакансий и с перераспределением дислокаций. [c.55]

Из уравнения (2) следует, что повышение парциального давления кислорода для полупроводников р-типа должно сопровождаться увеличением концентрации вакансий и дырок на границе кислород — оксид. В соответствии с этим окисление меди протекает быстрее при повышенном давлении Ог [27]. [c.198]

Равновесную концентрацию вакансий будем определять из условия минимума свободной энергии системы. Приращение свободной энергии системы, вызванное образованием вакансии, [c.469]

Так как iV>n, выражение для равновесной концентрации вакансий можно записать в виде [c.470]

Равновесная концентрация вакансий в металлах при нагреве до температуры плавления близка к 10 . [c.473]

На рис. 12.38 показаны концентрации вакансий в стали при сварке и закалке в диапазоне температур от нормальной до температуры ликвидуса Тл. Оба технологических процесса приводят к существенному повышению концентрации вакансий по сравнению с равновесной концентрацией. [c.473]

В сварном соединении равновесная концентрация вакансий резко снижается при удалении точки от зоны сплавления. Это приводит к снижению интенсивности выделения вакансий в процессе сварки и после нее. [c.473]

Рис. 12.38. Зависимость концентрации вакансий от температуры при сварке и закалке

При быстром охлаждении при закалке или в процессе сварки в металле также фиксируется неравновесная концентрация вакансий. Равновесная концентрация вакансий С р зависит от рода металла и увеличивается с температурой. При охлаждении С р уменьшается в результате аннигиляции вакансий на стоках, которыми служат внешние поверхности, границы зерен (субзерен) и дислокации. При ускоренном охлаждении С р не успевает установиться, поэтому в металле фиксируется часть числа вакансий, соответствующего более высоким температурам. На рис. 13.16 приведены расчетные значения неравновесной концентрации вакансий С в железе для условий ускоренного охлаждения при сварке (считается, что стоками служат только дислокации). [c.510]

При отдыхе наиболее важный процесс — уменьшение избыточной концентрации вакансий (от Сон до vp) Вакансии мигрируют к дислокациям, границам зерен и внешним поверхностям и там аннигилируют. Междоузельные атомы аннигилируют на краевых дислокациях и при встрече с вакансиями. Скорость отдыха зависит от энергии активации само-диффузии и температуры. При одинаковых относительно Т л температурах (так называемых гомологических) скорость отдыха [c.510]

Рис. 13.16. Соотношения равновесной С р и неравновесной С концентрации вакансий в железе в условиях термического цикла сварки (скорость охлаждения в диапазоне 870...770 К 20 К/с) 7V — частота перескоков атомов

С повышением температуры концентрация вакансий возрастает, так как атомы, расположенные вблизи поверхности, могут выйти на поверхность кристалла, а их место займут атомы, находящиеся дальше от поверхности. Наличие вакансий в решетке сообщает атомам подвижность, те. позволяет им перемещаться в процессе само-диффузии и диффузии, и тем самым оказывает влияние на такие процессы, как старение, выделение вторичных фаз и т.п. [c.47]

С повышением температуры концентрация вакансий возрастает, так как атомы. [c.264]

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

Воспользовавшись приемом, который был использован при выводе выражения для концентрации дефектов по Френкелю в элементарных кристаллах, и полагая, что в каждой подрешетке концентрация вакансий равна концентрации междоузельных атомов,, получим [c.93]

Во всех реальных кристаллах одновременно содержатся и дислокации и точечные дефекты. Между ними всегда есть некоторое взаимодействие. Дело в том, что даже вокруг простейших дефектов — вакансии и междоузельного атома — существуют поля упругих напряжений. Ясно, что междоузельный атом является сильным центром отталкивания и вызывает в решетке напряжение сжатия. Вакансия обычно, наоборот, стремится стянуть решетку вокруг себя и, следовательно, является относительно сильным центром растяжения. Области сжатия и растяжения, как мы видели, существуют и вокруг краевых дислокаций. Поэтому между дислокациями, имеющими краевую компоненту, и точечными дефектами возникает упругое взаимодействие. Междоузельные атомы и вакансии притягиваются к дислокации. В области растяже- ния возникает повышенная концентрация междоузельных атомов и пониженная концентрация вакансий, а в области сжатия —наоборот (рис. 3.26). [c.108]

До сих пор мы говорили, в основном, о движении вакансий по кристаллу, которое связано с движением атомов. В отличие от вакансий, которая всегда рядом имеет атомы, сидящие в узлах, атом по кристаллу движется с меньшей скоростью. Это обусловлено тем, что атом для того, чтобы совершить элементарный скачок, должен еще некоторое время ждать , когда к нему подойдет вакансия. Вероятность того, что рядом с атомом окажется вакансия, очевидно, равна отношению числа вакансий п к обш,ему числу атомов в решетке N, а это отношение, как мы видели, равно концентрации вакансий п/М=ехр[ Еф/(квТ)]. Поэтому полная вероятность Р того, что одновременного рядом с атомом окажется вакансия и атом совершит перескок в эту вакансию, равна произведению вероятностей [c.202]

В реальной ситуации процессы диффузии протекают много сложнее и одновременно могут действовать не один, а сразу несколько механизмов. Поэтому, полученные авторами формулы, как правило, пригодны лишь для грубых оценок при выполнении диффузионных экспериментов. При выводе формулы (6.118) мы использовали формулу для концентрации вакансии njN = е , которая не учитывает изменений частот колебаний атомов вблизи вакансии при ее образовании. Учет этого фактора приводит к следующему выражению для концентрации вакансий [c.203]

Вычислить концентрацию вакансий с энергией образования [c.248]

Расчеты для меди дают следующие значения равновесной концентрации вакансий [c.29]

Так как энергия образования межузельных атомов значительно выше, чем вакансий, то, как показывают расчеты, для меди при 1000° С их концентрация значительно меньше и составляет 10 , т. е. на 35 порядков меньше концентрации вакансий. [c.29]

На концентрацию дефектов типа Шоттки и Френкеля, кроме температуры, резко влияют облучение и пластическая деформация. Концентрация вакансий в первом приближении растет пропорционально деформации и может быть определена зависимостью 4-10 )е, где е выражено в процентах. Такие вакансии называются деформационными. Наибольшая их концентрация соответствует знакопеременному нагружению. При совместном влиянии высоких температур и большой степени пластической деформации концентрация вакансий может достигать (5—10) 10 , что дает концентрацию атомов, смещенных со своих мест, 2,5—5%. По-видимому, в этом случае вакансии могут оказывать влияние на процесс и механизм пластической деформации. Однако обычно влияние деформационных вакансий на прочность и пластичность металла невелико. Точечные дефекты, внесенные пластической деформацией и облучением, являются термодинамически неравновесными. [c.30]

При сопоставлении результатов, полученных разными методами, необходимо учитывать, как влияют дефекты того или иного типа на данное свойство. Например, на величину электросопротивления сильнее влияет концентрация точечных дефектов, на м еханические свойства и форму рентгеновских линий — плотность и характер распределения дислокаций, на предел текучести и внутреннее трение — характер закрепления дислокаций точечными дефектами, на плотность — концентрация вакансий и т.д. [c.301]

Экспериментальные данные показывают, что в реальном кристалле изменение теплоемкости в области фазовых переходов связано с влиянием дефектов кристаллической решетки. Наибольшее влияние оказывают термодинамически точечные равновесные дефекты, т. е. вакансии и межузельные атомы, так как они проявляются во всех условиях и притом наиболее значительно. Энергия образования межузельных атомов больше энергии образования вакансий. Поэтому главное значение имеют вакансии. Возрастание теплоемкости кристалла с приближением к точке перехода обусловлено изменением его параметра порядка. Изменение параметра порядка кристалла означает вместе с тем изменение концентрации вакансий, например, при температурах, меньших температуры перехода Т, концентрации вакансий с повышением температуры увеличиваются, а параметр порядка уменьшается, достигая нулевого значения в точке перехода. Изменение параметра порядка происходит скачкообразно при фазовых переходах первого рода и непрерывно при переходах второго рода. [c.238]

В том случае, когда атом после выхода из узла кристаллической решетки остается в кристалле (н находятся между узлами решетки), изменение АФ составит значительно большую по сравнению с Ф —Фа величину (совокупность вакансии и межузельного атома составляет дефект по Френкелю). Концентрация вакансии, равная концентрации межузельных атомов [c.373]

Поскольку С0 = 2 (Nio2-), концентрация вакансий ионов Ni на поверхности раздела окисел—кислород зависит от корня шестой степени из величины давления кислорода, т. е. [c.131]

НОВ высшего порядка. На практике квадратичная зависимость удельного сопротивления от температуры хорошо согласуется с экспериментальными наблюдениями до температур порядка 900 К- При более высоких температурах в уравнение должен быть добавлен еще один член, учитывающий влияние вакансий решетки. Равновесная концентрация вакансий в металле приводит к увеличению удельного сопротивления Ар, описываемому уравнением вида Ap — expi — EflkT], (5.5) [c.195]

Сравнительно большая скорость диффузии при естественном старении объясняется пересыщением твердого раствора вакансиями. Равновесная концентрация вакансий при температуре закалки на много порядков выше, чем при комнатной температуре. В процессе закалки вакансии не успевают уйти в стоки (границы зерен, дислок п1нп и др,) и облегчают миграцию легирующих элемемтов, [c.324]

Проведенный в работе [201] термоактивационный анализ процесса пластической деформации алюминий-цинковых сплавов с 6 и 10 мас.% Zn, проявляющих эффект Портевина-Ле-Шателье при комнатной и более низких температурах, подавердил важное влияние концентрации вакансий на развитие эффекта. [c.351]

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]

Из-за больших искажений кристаллической решетки вокруг межузельного атома его энергия активации процесса миграции м меньше, чем для вакансии. Для меди энергия миграции вакансий составляет 1 0,5 эВ, для межузельного атома 0,16+0,10 эВ, т. е. межузельные атомы подвижнее, чем вакансии. Так как концентрация вакансий несоизмеримо выше концентрации дислоцированных атомов, то в процессах самодиффузии, т. е. диффузии атомов основного вещества, доминирующую роль играет вакансиопный механизм. Находящийся рядом с вакансией атом обладает повышенной энергией и может занять ее место. Время существования вакансии в одном узле кристаллической решетки зависит от температуры. Для кадмия при комнатной температуре это время составляет около суток, ближе к температуре плавления 4-10- с, т. е. частота диффузионных скачков вакансий 0,25- Ю с- . [c.29]

Скорость миграции атомов основного вещества (са-модиффузия) по вакансионному механизму существенно ниже скорости миграции вакансий, так как вероятность соседства данного атома с вакансией невелика и гем меньше, чем меньше концентрация вакансий. [c.29]

Этим методом были получены, например, фотографии почти совершенного кристалла платины, ориентированного в направлении [001]. Каждая точка на фотографии (рис. 48) соответствует одному атому. Вакансия соответствует недостающему пятну в симметричных сериях пятен, внедренный атом соответствует лишнему пятну или пятну большого диаметра. С помощьк> последовательного испарения атомных слоев можно получить данные о концентрации и распределении дефектов. Так, в экспериментах по исследованию платины, закаленной при 1800 К, при изучении 71 последовательногс слоя атома в плоскости (102) было найдено, что на 8500 просчитанных атомов приходятся пять вакансий. Таким образом, концентрация вакансий, полученная прямым счетом, составляла n/N = = 5,9-10- . [c.94]

Дислокации могут возникать в полностью затвердевшем металле в непосредственной близости от фронта кристаллизации и вдали от него. Считается, что основным здесь является вакансион-ный механизм образования дислокаций. Равновесная концентрация вакансий с иониженигм температуры от точки кристаллизации резко уменьшается. При ускоренном охлаждении создается сильное пересыщение кристалла вакансиями. Избыточные вакансии конденсируются в диски, параллельные плоскости плотнейшей упаковки. Толщина диска может быть в один, два или три слоя вакансий. Когда диаметр вакансионного диска превышает некоторую критическую величину, то под действием сил межатомного притяжения его стороны сближаются и диск сплющивается. Это явление называется захлопыванием диска вакансий. [c.104]

Границы с малыми углами 0 менее подвижны, чем с большими. Скорость проскальзывания по границе с большим углом примерно в 10 раз больше, чем с малым углом. Большеугловые границы более подвижны в связи с тем, что содержат повышенную концентрацию вакансий. Подвижность границ с большими углами демонстрируется хорошо известным фактором при рекристаллизации быстрее всех растут зерна, повернутые на значительные углы. Например, для г. ц. к. металлов при повороте на угол 30—40° вокруг оси [111] по отношению к своим соседям наблюдается отличие текстуры рекристаллизации от текстуры деформации. Согласно теории большеугловых границ Мотта межзеренное проскальзывание, т. е. относительное движение двух кристаллических поверхностей, происходит тогда, когда появляется разупрочненное состояние ( оплавление ) атомов вокруг каждого из островков хорошего соответствия. Свободная энергия F, необходимая для процесса разупрочнения, уменьшается с повышением температуры и в точке плавления будет равна нулю, а при абсолютном нуле будет равна пЬ, где L — латентная теплота плавления на атом, а п — величина, характеризующая структуру границы и соответствующую числу атомов в островке хорошего соответствия. Согласно этой гипотезе предлагается следующий вид функции F T) [c.171]

При низкотемпературной пластической деформации, когда полигонизационные процессы затруднены, пространство между возникшими на ранних стадиях пластической деформации сплетениями быстро заполняется дислокациями, причем с понижением температуры однородность такого распределения нарастает. Дальнейшая пластическая деформация сопровождается исключительно высокой концентрацией точечных дефектов благодаря пересечению движущихся дислокаций с дислокациями леса высокой плотности (Л/д= 10 —10 м ) и образованию значительного количества порогов, порождающих при дальнейшем перемещении дислокаций вакансии и межузельные атомы. После низкотемпературной деформации всего лишь на 10% концентрация точечных дефектов возрастает до 10 —10 ° см т. е. nlN= = (10 —10 " ). Таким образом, достигается концентрация, равная концентрации вакансий Ю"" при температуре плавления. Рост концентрации точечных дефектов и особенно вакансий приводит к увеличению объема при пластической деформации на величину до 0,25%. Процессу образования разориентированной ячеистой структуры в области низких температур (0,2—0,3) Гпл способствует хаотическое распределение дислокаций высокой плотности, приводящее к возникновению точечных дефектов. Увеличение точечных дефектов способствует переползанию краевых дислокаций и, следовательно, как и при полигонизации с развитым неконсервативным движением дислокаций, возможно образование разориентированной ячеистой структуры. При этом пластическая деформация при низкой температуре сопровождается уменьшением размеров ячейки в направлении деформирующего усилия и ее увеличением в направлении вытяжки при прокатке, прессовании, волочении. В связи с этим возникает слоистая ячеистая структура. Особенностью дислокационного строения такой структуры является то, что плотность дислокаций внутри таких ячеек сущ ественно не изменяется, т. е. дислокации, вызывающие изменение формы слоистой ячейки, выходят на ее поверхность или поверхность зерна. [c.254]

Фазовые переходы между кристаллическими фазами сопровождаются деформациями тела (сдвиговыми и ди-латационными). Представим себе образование и рост новой фазы внутри исходной. Растущие кристаллы новой фазы будут воздействовать в окрестностях границы раздела фаз на окружающий материал, т. е. на основную фазу, вызывая ее деформацию (одновременно они деформируются и сами). Развивающиеся при этом напряжения оказывают влияние на образование вакансий, так что концентрация вакансий в непосредственной близости к точке перехода зависит как от температуры так и от развивающихся при деформации напряжений. [c.238]

Одним из распространенных дефектов является вакансия, т. е. место не занятое атомом (дефект Шотгки). На место вакантного узла может перемешаться новый ат о.м, а вакантное место -"дырка образуется по соседству. С повышением температуры концентрация вакансий возрастает, так как атомы, расположенные вблизи поверхности, могут выйти на поверхность кристал.та, а их место займет атомы, находящиеся дальше от поверхности [c.11]

Деформирование и активация. Работа связен в ,1зывает особый вид пластического деформирования - текстурирование. При этом плотность дислокаций и концентрация вакансий достигают значений, близких к насыщению. Термодинамически неустойчивое состояние металла в процессе текстурирования вызывает его резкую активацию. [c.133]

Экспериментальные исследования и теоретические оценки входящей в (2,5) энергии обраэоваиия вакансии (см. 4) показывают, что равновесная концентрация вакансий с в металлах вблизи температуры плавления обычно достигает величины 10 —10 и быстро убывает с понижением температуры. [c.40]

Использование конфигурационной модели и, в частности, неучет части свободной энергии, обусловленной тепловыми колебаниями атомов, приводит, естественно, к соответствующим неточностям в определении с . Появление вакансии вызывает изменение колебательного спектра кристалла. При малых концентрациях вакансий, когда они находятся на расстояниях, значительно больших постоянной решетки, можно принять, что изменения колебательной энергии и энтропии кристалла пропорциональны числу вакансий п . Изменение этой энергии мон1-по считать включенным во введенную выше энергию образования вакансии /. Обозначая через з изменение колебательной энтропии кристалла при появлении одной вакансии, запишем свободную энергию Р металла (содержащего N атомов и вакансий) в виде [c.40]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...