Точечные дефекты, неравновесные

Точечные дефекты, неравновесные 34 [c.365]

Это, конечно, то минимальное значение, которое мы надеялись получить таким образом, тепловое сопротивление отсутствует, если рассеяние происходит только на точечных дефектах. Неравновесное распределение фононов определяется функцией [c.47]

Дислокации представляют собой дефекты кристаллического строения, вызывающие нарушения правильного расположения атомов на расстояниях, значительно больших, чем постоянная решетки. Они возникают случайно при росте кристалла и термодинамически неравновесны. Причинами образования дислокаций могут быть также конденсация вакансий, скопление примесей, действие высоких напряжений. Процесс преобразования скоплений точечных дефектов в линейные идет с уменьшением свободной энергии кристалла. [c.470]

При пластической деформации также возрастает концентрация точечных дефектов — вакансий и междоузельных атомов и дефектов упаковки решетки. Неравновесная концентрация образовавшихся вакансий С приближенно может быть оценена по соотношению [c.510]

Точечные дефекты, возникающие при облучении кристаллов быстрыми частицами (нейтронами, протонами, электронами), а также осколками деления ядер и ускоренными ионами, получили название радиационных дефектов. В отличие от тепловых радиационные точечные дефекты термодинамически неравновесны, так что после прекращения облучения состояние кристалла не является стационарным. [c.94]

Выше уже указывалось, что кристаллы с точечными дефектами в определенном количестве могут быть термодинамически равновесны. Однако в ряде случаев возникают и избыточные неравновесные точечные дефекты. Различают три основных способа, с помощью которых дефекты могут быть созданы быстрое охлаждение от высоких до сравнительно низких температур (закалка) дефектов, которые были равновесны до закалки, пластическая деформация, облучение быстрыми частицами. Возникающие в этих случаях типы точечных дефектов, как правило, те же, что и вблизи термодинамического равновесия. Однако относительные доли каждого типа дефектов могут существенно отличаться от характерных для равновесия. Поэтому в изучении дефектов решетки особую роль играют экспериментальные методы, такие, как изучение электросопротивления (зависимости его от температуры и времени), рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов, зависимости теплосодержания от температуры и времени, механических свойств, ядерного гамма-резонанса, аннигиляции позитронов и т. д. [c.235]

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]

Равновесные и неравновесные точечные дефекты [c.34]

В случае быстрого понижения температуры (закалка) концентрация точечных дефектов может быть зафиксирована, если при этой более низкой температуре подвижность атомов уже достаточно мала. При этом получаются пересыщенные дефектами неравновесные состояния кристалла, в которых концентрация точечных дефектов мо- кет сильно превышать равновесную концентрацию. [c.36]

Поскольку основным механизмом упрочнения при программном нагружении является взаимодействие дислокаций с точечными дефектами и их компонентами, можно ожидать, что создание неравновесной концентрации точечных дефектов или их непрерывное генерирование должно увеличить эффекты программного упрочнения. Действительно, опыты с закаленными металлами[61,67, 681 при [c.93]

При радиационно-термомеханической обработке роль облучения заключается в создании неравновесной концентрации точечных дефектов, а роль последующего отжига под нагрузкой — в направленном перераспределении дефектов решетки в энергетические выгодные положения. [c.94]

Во всех случаях при отжиге кристаллов в свободном состоянии вследствие наличия большого числа эквивалентных кристаллографических плоскостей и напряжений в решетке распределение петель и других вторичных образований в объеме кристалла беспорядочное. Одноосное же деформирование металлов с неравновесной концентрацией дефектов решетки или пересыщенного твердого раствора способствует разделению энергетических состояний в расположении комплексов на группы с меньшей симметрией, чем симметрия решетки в свободном состоянии [67]. Теория процесса ориентированного перераспределения дислокационных петель при отжиге металлов с неравновесной концентрацией точечных дефектов под нагрузкой приведена в работе [69]. Она позволяет получить зависимость пересыщения точечных дефектов и пластической деформации от времени. [c.94]

Неравновесные точечные дефекты [c.48]

Возникновение точечных дефектов при облучении. Неравновесные вакансии могут возникнуть за счет облучения быстрыми нейтральными частицами (нейтронами), заряженными тяжелыми и легкими частицами (протонами, электронами и Др.), рентгеновскими лучами. [c.48]

Неравновесная структура, созданная холодным деформированием, у большинства металлов устойчива при 25 °С. Переход металла в более стабильное состояние происходит при нагреве. При повышении температуры ускоряется перемещение точечных дефектов и создаются условия для перераспределения дислокаций и уменьшения их количества. [c.133]

Пленки, полученные в неравновесных условиях, как правило, содержат много точечных дефектов типа вакансий и между-узельных атомов в подрешетках металла и металлоида, а их состав отличается от стехиометрического. [c.145]

Еще в двадцатых годах Я. И. Френкель на основе изучения тепловых флуктуаций предсказал появление в кристаллических телах термодинамически равновесных точечных дефектов — вакансий. В настоящее время теория вакансий является одним из основных направлений исследования в теории твердого тела. В частности, конденсация вакансий, ставших неравновесными вследствие быстрого охлаждения при пластической деформации, [c.424]

Вакансии и междоузельные атомы появляются в кристалле при любой температуре выше абсолютного нуля из-за тепловых колебаний атомов (тепловые или равновесные дефекты). В результате облучения или других внешних воздействий могут возникать неравновесные точечные дефекты. [c.35]

Если бы какая-либо из собственных концентраций равнялась нулю, то (1.50) следовало бы модифицировать путем замены соответствующего отношения Е) /С конечным коэффициентом, поскольку в неравновесных условиях диффузия может обусловливаться несобственными точечными дефектами. Определяя вклад междоузельного механизма диффузии с помощью коэффициента где О = 1) . + - равновесный коэффициент диффузии примеси, (1.50) можно записать в виде [c.38]

Таким образом, первый и четвертый механизмы образования точечных дефектов приводят к возникновению равновесных дефектов, а второй и третий — неравновесных, возникающих в процессе роста кристалла из-за несовершенства технологии, из-за его пластической деформации, при термообработке или в результате радиационного воздействия. [c.95]

Помимо точечных дефектов, при кристаллизации могут возникать и такие неравновесные дефекты, как дислокации, малоугловые границы, двойники, включения второй фазы, поры и т.д. Энергия образования этих дефектов слишком велика, чтобы в кристаллах они могли образовываться в заметной равновесной концентрации (см. гл. 3). [c.240]

В металлах третьей группы вследствие крупнокристаллического строения осадка представление о доминирующей роли вакансий, как причине ЗН, лишено оснований. Однако в этих металлах превалирует эффект от точечных дефектов "обратного знака" по отношению к вакансиям - межузельных атомов, неравновесная концентрация которых фиксируется после электроосаждения [16]. [c.62]

Полученные результаты объясняются на основе представлений о возникновении регулярных диссипативных структур (РД< ) дефектов в Процессе образования остаточного нарушенного слоя При множественном локальном микроразрушении поверхности кристалла. РДС формируется из метастобильных комплексов неравновесных точечных дефектов, взаимодействующих через упругие и электрические поля и профиль распределения которых промодулирован дислокационным каркасом в области вдавливания абразивных гастиц. Переход кристалла после обработки в новое квазиравновесное состояние сопровождается распадом РДС, при котором возможны локальные фазовые переходы, проявляющиеся как отрицательная мнкрог10лзу4есть кремния. Обсуждаются аспекты практического использования обнаруженного явления для оптимизации механической обработки монокристаллов. [c.91]

Для объяснения наблюдаемой линейной зависимости рассмотрим поведение образца на первом цикле. При быстром охлаждении в результате происходящей пластической деформации (обратного знака) возникает неравновесная концентрация дислокаций. Кроме того, возможно повышение концентрации точечных дефектов (например, вакансий). Эти дефекты приводят к сильному наклепу молибдена. При нагревании образца происходит отдых , связанный с частичной аннигиляцией дислокаций, переползанием их из одной плоскости скольжения в другую и выходом на границы зерен [6]. На этот процесс ускоряюще действуют зкспо-ненциальный рост с температурой подвижности вакансий и движение дислокаций как под влиянием обратных упругих напряжений, так и в результате постоянно приложенной нагрузки. Движение дислокаций приводит к образованию субструктуры [7 ], причем образование последней проходит так быстро, что за цикл успевает практически завершиться первая стадия ползучести, а в структуре обнару-щиваются характерные для термоусталости следы скольжения в зер- [c.205]

Перейдем теперь к рассмотрению неравновесных границ зерен, т. е. границ, содержащих избыточные дефекты в структуре, обычно привнесенных при различных воздействиях на материал. Термин неравновесные границы был введен Грабским и Кор-ским еще в 1970 г. [189], но его стали использовать в научной литературе значительно позже [106, 111, 146, 190-201], причем им обозначали самые разные состояния границ. Этим термином называют, например, границы с неравновесной концентрацией точечных дефектов [190, 191], границы с искривленной поверхностью [191], границы, содержащие захваченные решеточные дислокации и внесенные ЗГД [111, 146, 190-201] и т. д. При этом нужно учитывать, что любая граница сама по себе является неравновесным дефектом в кристалле, поэтому понятие о термодинамическом равновесии границ зерен в известной мере условно. Более строгое описание неравновесных границ было предложено Р. 3. Валиевым с соавторами [111, 146, 172]. [c.93]

Взаимодействие с др. Д. может быть как упругим, так и контактным, когда при скольжении пересекается лес Д. разных ориентаций. Пересечение двух разных систем порождает изломы на линиях Д., не способные к скольжению при том же характере внеш. нагрузки и неремещающиеся путём переползания. В результате включается диффузионное взаимодействие Д. с точечными дефектами. В случае переползания большого числа участков Д. в кристалле может возникнуть неравновесная концентрация вакансий. Наоборот, при [c.638]

Особое механическое поведение материалов с кубической структурой типа алмаза обусловлено наличием в них высокой степени направленности ковалентной связи. Именно эта структурная особенность межатомной связи обусловливает высокое сопротивление решетки скольжению дислокаций во всех системах скольжения, включая основную систему 111J 110). В данном случае вплоть до температуры 0,5 оказывается энергетически более выгодным диссипировать подводимую энергию путем разрыва межатомной связи, чем путем пластического течения. Эти структурные особенности кристаллического строения обусловливают и другие следствия, а именно энергия образования и движения точечных дефектов очень велика, так что при заданной гомологической температуре диффузионные процессы также более заторможены, чем в других классах сплавов более низкого уровня неравновесности структуры. Таким образом, даже при температурах больше 0,6 Tj в случае, например, кремния и германия деформация ползучести, контролируемая диффузией, очень ограниченна. Поэтому элементы и сплавы с алмазоподобной структурой образуют отдельный класс материалов с высоким значением zJG при всех гомологических температурах. [c.261]

Основную роль в образовании ростовых микродефектов в выращиваемых монокристаллах играют СТД — вакансии и межузельные атомы. В реальных условиях выращивания монокристаллов, уже на достаточно малых расстояниях от фронта кристаллизации возникают значительные пересыщения по СТД, обусловленные резкой температурной зависимостью их равновесных концентраций в алмазоподобных полупроводниках. Образующиеся избыточные неравновесные СТД аннигилируют на стоках, в качестве которых выступают боковая поверхность слитка и присутствующие в его объеме более крупномасштабные дефекты, прежде всего, дислокации. По отношению к СТд дислокации являются практически ненасыщаемыми стоками. С учетом высокой подвижности СТД при высоких температурах сток на дислокации (при достаточно высокой плотности последних в кристалле) играет основную роль в снятии пересыщения. Однако бездислокационные монокристаллы лишены такого рода эффективных внутренних стоков, а боковая поверхность слитка в силу чисто диффузионных ограничений не может обеспечить снятия пересыщения. В результате, в объеме кристалла образуются пересыщенные твердые растворы СТД, которые в процессе посткристаллизацион-ного охлаждения распадаются с образованием специфических агрегатов, получивших название микродефекты . Следует отметить, что в литературе отсутствует единая точка зрения по поводу определения понятия микродефект . Под этим термином мы будем понимать локальные нарушения периодичности кристаллической решетки, представляющие собой скопления точечных дефектов (собственных или примесных), не нарушающие фазового состояния основного вещества, а также дисперсные выделения второй фазы микронных и субмикронных размеров. [c.48]

О возможности переползания дислокаций при малых величинах напряжений указывалось в ряде работ. Например, А.Л. Ройтбурд [618] отмечает, что неконсервативное движение дислокаций, по-видимому, является основным механизмом пластической деформации при повышенных температурах или малых нагрузках . О принципиальной возможности перемещения ростовых дислокаций за счет образования неравновесной концентрации точечных дефектов при электронном и ионном облучении свидетельствуют также работы [619—620]. Некоторые расчетные подходы, описывающие модель стока точечных дефектов на дислокации, были рассмотрены также в [621]. Обработка экспериментальных данных на рис. 141 показала, что низкотемпературная ползучесть Ge и Si подчиняется логарифмическому закону е = а1пт,+ 5, где a=kTjqh — коэффициент, равный углу наклона прямых е Inr для каждой ступени нагружения В — некоторая постоянная q = kT/ah — активационный объем h = AajAe — коэффициент упрочнения Да — величина ступени нагружения Де — величина ступени деформации е - величина микропластической деформации на переходной стадии ползучести. [c.213]

Возникновение или поглощение точечных дефектов наблюдается при неравновесных процессах, происходящих во время деформации металла и облучения его. Механизм образования точечных дефектов при деформации неясен. При облучении схема процесса проста (но сложны детали) облучение выбивает атомы, которые переходят во внедренные положения, при этом остаются вакантными узлы рещетки. Образованием таких точечных дефектов объясняется наблюдавшееся в работе [273] явление уменьшения проницаемости армко-железа после облучения нейтронами. Количество же окклюдированного водорода при этом повышается, так как образующиеся вакансии служат коллекторами для водорода. [c.85]

Кинетика перераспределения дефектов под действием диффузионных процессов определяется подвижностью дефектов при данной температуре. Обычно коэффициент диффузии вакансий значительно выше, чем междуузельных атомов, и их подвижность суш,ественна даже при комнатной температуре. По мере накопления точечных дефектов становятся существенными процессы их взаимодействия, в частности, коалесцендия с образованием микропор, вакансионных кластеров, дислокационных нетель [74]. С появлением дефектов строения связано возникновение напряжений в ионно-легированном слое, изменение коэффициентов диффузии, механических свойств твердых тел и т.д. Неравновесная концентрация дефектов строения и высокий уровень напряжений могут изменять характер упорядочения атомов, вызывать аморфизацию поверхностного слоя или фазовые превращения типа мартенситного. Профиль распределения радиационных дефектов в основном повторяет профиль распределения легирующих ионов. Однако максимум концентрации располагается ближе к поверхности, так как при низкой энергии ионов энергии, передаваемой в упругих столкновениях, недостаточно для образования дефектов строения. Распределение числа смещенных атомов для условий легирования, соответствующих данным рис. 3.2, приведены на рис. 3.4. [c.82]

Процессы термического возврата заключаются в устранении неравновесного избытка точечных дефектов и, главное, в перестройке дислокационной структуры, формирующейся при деформации. При самопроизвольной перестройке свободная энергия кристалла должна сни-знться, поэтому в результате возврата уменьшается плотность дислокаций, а остающиеся стремятся образовать устойчивые конфигурации, отличающиеся минимальной энергией, например, в виде стенок или сеток, являющихся малоугловыми границами. Существенная перестройка дислокационной структуры при возврате возможна лищь в условиях активного протекания термически активируе- [c.63]

При пластической деформации возрастает концентрация точечных дефектов — вакансий и межузельных атомоз. Точечные дефекты генерируются порогами скользящих винтовых дислокаций, при аннигиляции краевых дислокаций противоположного знака в соседних параллельных плоскостях скольжения и возникают по другим причинам. С повышением температуры деформирования неравновесный избыток точечных дефектов уменьшается из-за ускорения стока их к дислокациям и границам зерен, происходящего в процессе деформирования. [c.40]

Точечные дефекты могут возникать не только в результате нагрева, но и в процессе пластической деформации, рекристаллизации , облучения высокоэнергетичными частицами (радиационные дефекты), отклонения от стехиометрии (стехиометрические дефекты). Радиационные дефекты, в отличие от тепловых, являются неравновесными, поэтому после облучения состояние кристалла будет нестационарным. [c.36]

Линейные и двумерные дефекты по всем признакам представляют собой метастабильные конфигурации в кристалле. Однако установление термодинамического равновесия может происходить столь медленно, что эти дефекты практически можно считать замороженными. Легко также создать неравновесную концентрацию точечных дефектов, которая может быть весьма стабильной (например, быстро охладив кристалл, находившийся в состоянии термодинамического равновесия). Путем медленного нагревания и охлаждения можно восстановить равновесное максвелл-больцма-новское значение концентрации точечных дефектов, концентрация же линейных и двумерных дефектов уменьшается при этом до нуля. Такой способ восстановления равновесной концентрации дефектов называется отжигом. [c.238]

Ряд процессов, применяемых для изготовления приборов, приводит к нарушению равновесной концентрации точечных дефектов в кремнии. К таким процессам относятся ионная имплантация, окисление и диффузия фосфора при его высоких концентрациях. В общем неравновесные условия для точечных дефектов проявляются в возрастании или уменьшении коэффициента диффузии примеси замещения даже при малых концентрациях и росте дислокационных петель (дефектов упаковки) в кремнии. В зависимости от условий протекания этих процессов связанные с ними напряжения решетки также могут приводить к генерации дислокаций. В данном разделе мы сосредоточим внимание только на окислении и его влиянии на диффузию, поскольку из трех упомянутых процессов именно окисление позволяет непосредственно проанализировать механизмы диффузии в кремнии в целом. Другие два процесса рассмотрены в [1.27, 1.28] (вопросы, касаю- [c.36]

Точечные дефекты (вакансии, междоузельные атомы, комплексы вакансий, антиструктурные дефекты) образуются в кристаллах в равновесных концентрациях в тех случаях, когда условия роста не сильно отличаются от равновесных. В то же время при выращивании кристаллов в неравновесных условиях кристалл может захватывать точечные дефекты в неравновесных концентрациях. Поэтому для получения при [c.239]

Наиболее распространенным точечным дефектом в кристаллах являются вакансии. Уменьщенне концентрации вакансий происходит либо путем заполнения вакансий диффундирующими к ним междоузельными атомами, которые переходят при этом в состояния с минимальной энергией либо путем диффузии вакансий к поверхности кристалла и аннигиляции на ней либо путем диффузии вакансий к дислокациям и аннигиляции на них. В первом приближении время, необходимое для уменьщения концентрации неравновесных вакансий в кристалле, можно оценить из соотнощения т где Ь — длина пути вакансии до [c.240]

Хорошо известно, что образования дефектов в существенной степени определяет свойства материалов. Точечные дефекты играют основополагающую роль во всех макроскопических свойствах материалов, связанных с механизмами диффузии атомов и электронными свойствами в полупроводниках. Общепризнано, что линейные дефекты, или дислокации, являются основными элементами, определяющими пластичность и хрупкое разрушение (рис. 20.1). Индивидуальные дефекты в твердых телгьх сейчас исследуются уже на весьма высоком уровне, и несмотря на это исследования коллективного поведения дефектов в неравновесных условиях делают лишь свои первые шаги. Тем не менее в последние годы достигнут существенный прогресс в изучении динамики дислокаций и пластических неустойчивостей, в связи с чем приобрела важное значение теория нелинейных явлений. [c.433]

В качестве объекта для модельного эксперимента выбрана диффузионная пара никель (основа) - висмут (осадок), компоненты которой. согласно диаграмме равновесия, имеют ограниченную растворимость друг в друге. Два образца металлургического никеля закаливали в воду с предплавильных температур для получения ультра-высокой концентрации неравновесных вакансий. После чего один из образцов отжигали в вакууме при 120 С. Такой режим отжига обеспечивал в соответствии с энергией активации, равной О,7 эВ, протекание процессов миграции точечных дефектов к стокам и их аннигиляцию, но не мог привести к перераспределению дислокаций и формированию мало или большеугловых границ, так как эти процессы требуют более высокой энергии активации и совершаются при повышенных температурах. [c.51]

Таглм образом показано, что неравновесные точечные дефекты -вакансии и межузельные атомы являются главной причиной обргазова-ния ВН в электролитических осадках [43-44]. Превалирующий в структуре осадка тип дефекта кристаллического строения обусловлен свойствами металла и условиями электролиза и определяет знак ВН, Очевидно, что изменяя соотношение дефектов в осадке или уменьшая их концентрацию, можно регулировать ВН и получать малонапряженнне гальванопокрытия. [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...