Положения внедрения в решетке

Атомы внедрения в решетке могут занимать некоторое преимущественное положение в поле напряжений, создаваемом дислокацией (атмосферы Снука). Несимметричные и значительные искажения кристаллической решетки при образовании растворов внедрения вызывают сильное взаимодействие атомов внедрения с дислокациями [277]. Так, для углерода в железе энергия взаимодействия и ы 8 10 дж (0,5 эв), а для цинка в меди только 1,6-10-20 дж (0,1 эв) [14]. При тетрагональном искажении (примеси внедрения в о. ц. к. решетке) напряжение течения прямо пропорционально концентрации (или У с). Для поликристаллов [c.306]

Наличие атомов углерода, внедренных в решетке железа, приводит к смещениям атомов железа из их идеальных положений в решетке. Очевидно, эти смещения должны быть наибольшими для атомов, являющихся непосредственными соседями атома углерода, и уменьшаться по мере удаления от него. При этом смещения в направлении тетрагональной оси должны быть значительно большими по сравнению со смещениями в перпендикулярных направлениях [33]. Такой вывод следует из того, что присутствие углерода в растворе вызывает сильное изменение среднего расстояния между атомами железа по оси с и слабое — по осям а, как это видно из приведенной выше (см. рис. 3) зависимости периодов решетки а и с от содержания углерода. Это находится в соответствии также с предполагаемыми координатами атомов углерода в решетке мартенсита расстояние между атомами углерода и железа в направлении [c.674]

Винтовая дислокация в отличие от краевой не создает зон гидростатического растяжения и сжатия, а поэтому не способна притягивать точечные дефекты. Однако если внедренный атом искажает кристаллическую решетку неодинаково в различных направлениях, то искажения и упругое поле напряжений кристаллической решетки не будут обладать чисто сферической симметрией. Такое поле напряжений точечного дефекта уже может взаимодействовать с касательными напряжениями поля напряжений вокруг винтовой дислокации. Например, атомы углерода в а-железе находятся в октаэдрических пустотах, занимая положение посередине ребер или в центре граней. Атом внедрения в центре грани (ПО) находится на расстоянии 0,5а от двух соседей в направлении [010] и на расстоянии а/ от четырех соседей в других направлениях. Внедренные в центре грани (010) атомы углерода удлиняют элементарную ячейку в направлении [010]. Когда внедренный атом, размещаясь в октаэдрической пустоте о. ц. к. решетки, находится в центре грани 100 или посередине ребра <100>, он тетрагонально искажает элементарную ячейку, удлиняя ее в направлении <100>. Такое тетрагональное искажение обусловливает взаимодействие примеси внедрения в о. ц. к. решетке с полем касательных напряжений винтовой дислокации. Результат взаимодействия — уменьшение касательных напряжений и притяжение атомов внедрения к винтовой дислокации. [c.92]

Аналогичные выражения могут быть получены для энергии образования таких дефектов, как внедренный в междоузлие атом или примесный атом замещения. В первом из этих случаев нужно учесть, что начало координат лежит не в узле, а в междоузлии, и ввести другую систему векторов для положений атомов решетки. Во втором же — при замене атома А на атом В в начале координат следует принять во внимание не только исчезновение соответствующих связей типа А — А, но и появление новых 7 [c.99]

Рис. 28. Релаксация ОЦК решетки а-Ре вокруг гантельной конфигурации внедренного атома того же металла в плоскости (110) по [70]. Пунктирными линиями показаны несмещенные положения атомов в идеальной решетке (О—атомы в смещенных положениях, заштрихованные кружочки — атомы того же сорта, образующие гантель, X — вакантный узел, в котором до внедрения находился атом матрицы).

В ОЦК, ГЦК и ГПУ решетках можно выделить два основных типа междоузлий октаэдрические и тетраэдрические. Однако, как уже было отмечено выше, в некоторых случаях внедренные атомы занимают и другие положения между узлами решетки. [c.131]

Внедренные атомы, т. е. атомы, выбитые нз своего равновесного положения в решетке и заторможенные в таких промежуточных положениях, из которых не происходит рекомбинации атома с ближайшей вакансией (дефект Френкеля). [c.292]

Первичным процессом повреждения кристаллической решетки при облучении есть смещение атомов из начальных положений в решетке в междоузлия и образование пар Френкеля вакансия — внедренный атом. [c.60]

Помимо дислокаций, являющихся протяженными дефектами кристаллической решетки, существуют точечные дефекты в виде вакансий (пустот) и внедренных атомов, последние перемещаются между узлами кристаллической решетки. Образование вакансий связано с постоянными колебательными движениями атомов около их положений равновесия в узлах кристаллической решетки. Движение каждого отдельного атома является непериодическим и амплитуды его колебаний представляют собой случайные вели- [c.8]

Рассмотрим атом элемента внедрения в простой кубической решетке (фиг. 5). Этот атом будет колебаться во всех направлениях, причем средняя частота колебаний в направлении х равна V. Атомы растворителя также колеблются около своих положений равновесия. Подавляющее большинство колебаний внедренного-атома не приводит к изменению его положения, однако отдельные очень сильные колебания или некоторые случайные совпадения движений внедренного и матричных атомов могут привести к пере- [c.142]

Несколько подробнее остановимся на этом явлении. В отсутствие приложенных извне напряжений атомы неупорядоченного твердого раствора внедрения с кубической решеткой распределены статистически в объемноцентрированной кубической решетке положения внедрения (центры граней и ребер) имеют тетрагональную симметрию, причем тетрагональные оси направлены вдоль одной из двух главных осей. При наложении растягивающих напряжений вдоль оси [100] положение [- 00] будет [c.242]

Различают два основных класса кристаллических дефектов дефекты, для которых можно определить усредненную периодическую решетку, и дефекты, для которых это сделать невозможно. Такая классификация искусственна и несовершенна, но она дает удобную отправную точку для дальнейшего рассмотрения. Первый класс дефектов включает в себя в основном локализованные дефекты, включая точечные, такие, как вакансии, атомы внедрения и замещения сюда также относятся небольшие группы точечных дефектов и локализованные поля напряжений, связанные с точечными дефектами или их группами. В этих случаях дефект окружен трехмерным объемом кристалла, который характеризуется усредненной периодичностью и является системой отсчета или основой, относительно которой измеряются отклонения. Наиболее часто встречающийся пример отклонения от идеальной периодической кристаллической решетки получается в результате тепловых колебаний атомов вокруг своих средних положений в решетке. [c.149]

До сих пор мы пренебрегали влиянием точечных дефектов на окружающие атомы. При наличии атомов внедрения и в меньшей степени вакансий окружающие их атомы могут смещаться из своих средних положений в решетке на расстоя ния, составляющие зна- [c.158]

При цементации происходит поверхностное насыщение стали углеродом. Внедрение атомов углерода в междоузлия искажает кристаллическую решетку основного металла, в ней создается упругое напряженное состояние, вызванное стремлением атомов занять свое равновесное положение в решетке. [c.53]

Внедрение углерода в решетку железа приводит не только к снижению температуры превращения, но и к появлению температурного интервала, в котором происходит это полиморфное превращение одного твердого раствора стали данного состава (например, аустенита) в другой (феррит). Таким образо.м, если в чистом железе имелась одна критическая точка превращения - а-решеток, обозначаемая Лд, то при добавлении к железу углерода критическая точка Лд соответствует температуре, при которой (в процессе охлаждения) начинается превращение аустенита в феррит. По достижении критической точки А заканчивается указанное превращение и происходит эвтектоидная реакция. По мере увеличения содержания углерода точка Лз непрерывно снижается положение точки Л) = 723° С не зависит от содержания углерода. Когда концентрация углерода в стали достигает 0,8%, обе критические точки сливаются (Л] = Лд=723°С) и при дальнейшем увеличении содержания углерода сохраняют это значение. [c.103]

При мартенситном превращении аустенита атомы углерода, занимающие октаэдрические позиции в ГЦК решетке, остаются в этих положениях и в решетке мартенсита. Это приводит к сохранению ее тетрагональности в одном из трех взаимно перпендикулярных направлений. Тетрагональность с/а при возрастании содержания углерода увеличивается линейно [81] с/а = I ур, где А = 2,866 А, 7 = 0,046, р—мае. % С, с/а при 1,4% С достигает 1,07. Поэтому в мартенсите длина Р-связей вдоль одной из осей (на рис. 32 вдоль оси г) больше, чем вдоль двух других осей, вследствие внедренных посередине ребер атомов углерода, а валентные углы между металлическими связями в плотноупакованных рядах <111>а меньше, чем в а-железе. Атом углерода, занимающий октаэдрическую позицию в ГЦК 7-железе, находится в ОЦК сс-железе в области перекрытия d-орбиталей, образуя трехцентровую связь Fe—С—Fe с двумя соседними атомами железа. [c.74]

Скорость осехр(—Д /Л7), где АЕ - энергия активации диффузии на один моль диффундирующих частиц. Величина Д зависит от размера, формы и массы этих частиц, поскольку она связана с относительной энергией ра,зличных положений замещения и внедрения в решетке, и в общем случае невозможно вычислить ее точное значение. Поэтому пока возможно только качественное описание скорости и механизма диффузии. [c.26]

Точечные дефекты могут взаимодействовать друг с другом. Если объединяются вакансия и атом внедрения, то происходит аннигиляция обоих дефектов, и атом, бывший ранее междоузель-ным, занимает нормальное положение в решетке. Две вакансии могут объединяться в наиболее простой комплекс дефектов — [c.468]

Твердый раствор вычитания или растворы с дефектной решеткой (рис. 67, в) образуются на основе некоторых химических соединений и, в частности, у фаз внедрения с кристаллической решеткой типа Na l. В кристаллической решетке твердых растворов вычитания некоторые атомы отсутствуют (возникают вакансии) при этом избыточные атомы растворенного элемента, по отношению к составу соединения, занимают нормальные положения. Например, в соединении NiAl все узлы решетки, где находятся атомы алюминия, заполнены, тогда как места для атомов никеля заполнены частично (Гд, = 1,43 А, [c.94]

Разобранные выше случаи упорядочения внедренных атомов и вакансий на междоузлиях, а также распада в такой системе на две неупорядоченные фазы различной плотности являются примерами применения известной модели решеточного газа [41, 42]. Решеточный газ представляет собой совокупность н частиц, каждая из которых может находиться в одном из 3 положений (например, междоузлий) в решетке. Предполагается, что в одном положении не может находиться более одной частицы. Выше такая модель применялась к сплавам внедрения в том виде, когда учитывается взаимодействие только между блиясайшими частицами. [c.198]

Изложенная выше теория распределения внедренных атомов С по междоузлиям и атомов А и В по узлам решетки сплава А — В — С была развита без учета корреляции между замещениями атомами разных положений. Между тем оостояние упорядочения характеризуется не только параметрами дальнего порядка р и г], но и параметрами корреляции, определяющими связь между вероятностями замещения различных положений в решетке атомами того или иного сорта. Даже в неупорядоченном состоянии сплава (когда ц = ц = 0) сохраняется ближний порядок, степень которого определяется параметрами корреляции. В связи с этим следует отметить, что при исследовании взаимного влияния размещений атомов на узлах и на междоузлиях наряду с рассмотренным в [c.209]

Фазы внедрения, в соответствии с правилом Хегга, образуются в результате внедрения малых атомов металлоида в межатомные промежутки металлических решеток. Бориды даже при соблюдении правила Хегга, в отличие от карбидов и нитридов, не имеют простых структур внедрения. Атомы бора в решетках боридов образуют структурные элементы в виде цепей, сеток и трехмерного каркаса [И, 15]. Поэтому бориды занимают промежуточное положение между фазами внедрения и металлидами (металлическими соединениями). [c.409]

Обычно состав фаз внедрения отвечает формулам Ме4Х, МвгХ, МеХ и МеХа (Me — металл, X — неметалл), а структура является г. ц. К. или г. п. у., реже о. ц. к., причем атомы металла занимают в последней нормальные положения, а атомы неметалла — промежуточные. При этом кристаллические решетки фаз внедрения в отличие от твердых растворов обычно отличаются от решеток металлов, из которых они образовались. Если отношение радиусов больше 0,59, то искажения слишком велики, и решетка является сложной. Например, в системе Fe — С отношение [c.165]

Диффузия по вакансиям требует более высокой флуктуации энергии для перескока атома из одного положения в решетке в другое, чем при диффузии по междоузельному механизму, В связи с этим энергия активации эле.ментов, образующих с железом твердые растворы замещения, значительно больше энергин активации элементов, образующих твердые растворы внедрения (см. табл. 1 и 2). Как следствие этого диффузионная подвижность в твердых растворах замещения значительно ниже. Например, при 1000° С коэффициент диффузии молибдена в Y-железе (1,5-10 см /с) на четыре порядка ниже коэффициента диффузии углерода (1,5-10 см /с). Поэтому при диффузионном насыщении металлами (диффузионной металлизации) процесс ведут при более высоких температурах и длительно и, несмотря на это, получают меньшую толщину слоя, чем нри насыщении азотом и особенно углеродом. [c.288]

Дефекты типа вакансий и внедренных атомов называются точечными. Точечные дефекты типа вакансий образуются в металлах в результате резкого охлаждения (закалки). Вакансии могут образовываться также в процессе пластической деформации, т. е. в процессе движения дислокаций. Кроме того, вакансии и атомы внедрения могут образовываться и в результате нейтронного облучения кристаллов. При этом упругое столкновение движущейся частицы с атомом облучаемого вещества смещает последний из равновесного положения в решетке, что и приводит к образованию межузельного атома и вакансии (френкелевской пары) [76. [c.26]

Фиг. 5. Атомы примеси внедрения в нормальном положении (а) и в пpoмeн yтoчнoй точке в момент перескока в соседнее положение (б) зависимость свободной энергии решетки от положения атома примеси внедрения (е).

Большинство исследований показывает, что легирование стали или феррита (даже при сохранении величины зерна постоянной) сопровождается изменением переходных температур, поэтому отдельные положения теории, выдвинутые М. М. Штейнбергом [27, 28] не всегда подтверждаются практикой. Преобладающее влияние величины зерна на вязкие и хладостойкие свойства стали отмечалось выше. Этот вопрос не является дискуссионным и находится в соответствии с работами М. М. Штейнберга. Д. А. Делле [14] объясняет это явление различной склонностью низколегированных сталей к отпускной хрупкости, а В. С. Меськин [9] — изменением степени атомного порядка в граничном слое и очищением граничного слоя зерна от примесей. В работах [29] влияние кремния и никеля связывают с уменьшением энергии взаимодействия дислокаций с атомами внедрения в железе и изменением энергии активации движения дислокаций в решетке (кремний повышает, никель понижает), а также плотности подвижных дислокаций (кремний понижает, никель повышает). [c.26]

НИИ каждый чистый элемент допускает растворение в нем другого элемента в определенном количестве. Такое состояние металлурги называют твердым раствором . В основном это растворение состоит в том, что атомы одного элемента замещают атомы другого элемента в его кристаллической решетке. Например, атомы меди могут занять беспорядочное положение в решетке алюминия. Однако при этом наблюдается либо расширение, либо сжатие, потому что атомы имеют различные размеры и между этими атомами действзлот различные силы. Способность одной решетки допускать атом другого элемента имеет вполне определенный предел растворимость изменяется, кроме того, с температурой. Сплавы такого вида известны как твердые растворы типа замещения. Другой тип сплавов, называемый твердым раствором внедрения, возникает в сл чае, когда растворяемые атомы значительно меньше по размерам, чем атомы растворителя. [c.273]

Монокристалпическая модель. Эта модель имеет значительные преимущества, поскольку кристаллическая структура матричных материалов при низких температурах хорошо изучена в результате рентгеноструктурных исследований. Кроме того, относительная простота этой модели (рис. 2.1), для которой точно определены положения за-мещшия (в узлах решетки) и внедрения (в пустотах), представляет надежную основу для анализа возможных вакансий в решетке для матричноч13олированных атомов и молекул. [c.17]

Теперь мы должны рассмотреть более детально места расположения типичных матрично-изолированных частиц в гипотетической кристаллической решетке. Возможно, наиболее простым является положение внедрения (см. рис. 2.1), когда частицы находятся между плотноупакованными атомами в недеформированной решетке матрицы. Такое внедрение в принципе возможно, так как сферы равного размера занимают при плотной упаковке только 74% объема, а 26% приходится на пустоты. В кубической плотноупакованной решетке имеется два возможных типа внедрения в пустоты с четырьмя или с шестью соседними атомами. Они носят названия соответственно тетраэдрических и октаэдрических мест. Тетраэ/фические пустоты весьма малы по размеру, в них могут внещ)яться (без деформаций) лишь сферы с диаметром, составляющим менее У4 диаметра атомов решетки, и они, вероятно, не имеют существенного значения. Даже в октаэдрических пустотах могут разместиться сферы лишь с диаметром, меньшим 1/2 диаметра атомов. Только в одном случае надежно установлено, что в матрицах криптона и ксенона такие места заняты атомами водорода (диаметр 2,4 X). [c.21]

В табл. 2.1 приведены диаметры некоторых а гомов и ионов. Если исходить из этих размеров, то только одноатомные положительные ионы могут занимать положения внедрения, но их практически невозможно изолировать в матрице. Таким образом, расположение матрич-но-изолированных частиц в пустотах решетки следует рассматривать как крайне редкое исключение, хотя диффузия в матрице, по-видимому, протекает через временное занятие таких пустот. [c.22]

Точечные дефекты, вызванные отклонениями от стехиомегриче-ского состава в окислах, рассматриваются в приближении частично ионного взаимодействия с узлами ближайших координационных сфер. Вычисляемые изменения радиусов этих координационных сфер могут быть сопоставлены с изменениями периода решетки и с измеряемыми рентгеновским методом среднеквадратичными статическими отклонениями атомов отдельных подрешеток. Проверка выполнена на монокристаллах кубичесиих ферритов со структурой шпинели с учетом трех координационных сфер вокруг любого из возможных точечных дефектов — вакансии в окта-, тетраэдрической и в анионной подрешетках, внедрения в окта- н тетраэдрические положения. [c.223]

При выполнении расчета Q в случае внедрения атома углерода на границу аустенитных зерен в стали 12Х18Н10Т учитывалось [40], что диаметры наибольшей сферы, помещающейся в положение внедрения, выраженной в долях диаметра атома матричной решетки, для ГЦК-решетки равняются 0,414, а изменение энергии границ происходит при росте температур в соответствии с уравнением Фриделя [40] [c.96]

Механизм. Механизм коррозионного растрескивания в водных средах не известен. С помощью кинетического механизма переноса массы [19] предприняты попытки объяснить причину необыкновенного явления — появления высокой концентрации ионов 1 в вершине трещины, которая приводит к образованию слоя (или слоев) хлорида титана. Это способствует зарождению грещины в решетке сплава, находящейся под действием растягивающей составляющей объемных напряжений. Водородное охрупчивание [20] связано с разрядом водорода на поверхностях в вершине трещины, свободных от пленки или покрытых очень тонкой окисной пленкой. Внедрение водорода в деформируемые объемы металла впереди развивающейся трещины приводит к водородному охрупчиванию пластически деформируемых при малых скоростях участков металла. Последовательно снижение пластичности повторяется от зерна к зерну по мере развития трещины. Неравномерный характер распространения трещины обнаружен методом акустической эмиссии [21] и фрактографи-ческими исследованиями [22]. Поскольку подвижность водорода много меньше, чем наблюдаемые скорости растрескивания, было предположено, что при зарождении трещины в областях, охрупченных за счет абсорбированного водорода, трещина может развиваться вне этих областей за счет механических факторов на определенную глубину. В соответствии с этим положением находятся обычные наблюдения, заключающиеся в том, что самые высокие скорости растрескивания соответствуют самым прочным и хрупким сплавам. [c.275]

В ЭТОМ разделе мы опишем частный критерий для хаотических колебаний в задачах с потенщ1алом, имеющим много ям. К числу таких задач относится продольный изгиб балки (гл. 2) и магнитный дипольный двигатель с многими полюсами. В физике твердого тела междоузельный атом, внедренный в регулярную решетку, может иметь несколько положений равновесия. Нередко силы, действие которых приводит к такого рода движениям, являются потенциальными. Пусть [д/] — набор обобщенных координат, а V(g ) — потенциал, связанный с консервативной частью силы, такой, что -дУ/дд/ есть обобщенная сила, соответствующая /-й степени свободы (координате д/). Для одной степени свободы частный случай уравнений движения имеет вид [c.193]

Современная точка зрения иа механизм междоузельной диффузии в растворе замещения отражена в модели, первоначально предложенной Франком и Тернбаллом [12] и существенно усовершенствованной Миллером [13] и Варбуртоиом [14]. Согласно упомянутой модели ускорение диффузии в ГЦК решетке происходит в результате перескока атома примеси из узла в междоузлие с частотой Уц и образования, тем самым, связанной пары вакансия — внедренный атом. В этом случае оба дефекта могут быстро мигрировать даже прн наличии связи между собой, что приводит к экспериментально регистрируемому ускорению диффузии. В самом деле, связанная вакансия имеет возможность обмениваться с соседним атомом растворителя с частотой У илн рекомбинировать с частотой К с внедренным атомом примеси, а внедренный атом может перескакивать с частотой К1 в узел решетки, соседний с первоначальным положением внедрения и вакансией. Таким образом, коэффициент диффузии прн механизме перемещения за счет связанных пар вакансия — атом внедрения равен [15] [c.220]

Существенным недостатком дисклокационной и диффузионной теорий механизмов переноса является то, что эти модели не объясняют пути перехода атомов водорода с поверхности металла в кристаллическую решетку, прочность которой более чем в 10 раз превышает прочность металла / 1,2 /, в связи с чем внедрение в такую структуру требует значительных энергетических затрат, так как атомы металла в кристалле, связанные друг с другом жесткими связями, не могут значительно изменить свое пространственное положение, хотя и колеблются в узлах кристаллической решетки с частотой порядка 1000 Гц / I /, но все равно при этом не дают проникнуть даже значительно меньшему их по размерам атому водорода диаметром порядка 0,06 0,09 Нм /1,5 /. [c.166]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...