Точечных дефектов взаимодействие энергия

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДИСЛОКАЦИЙ С ТОЧЕЧНЫМИ ДЕФЕКТАМИ. Упругие поля напряжений вокруг дислокации и точечного дефекта взаимодействуют. Энергия взаимодействия краевой дислокации с примесным атомом [см. формулы (48)] тем больше, чем больше фактор размерного несоответствия е. [c.90]

Другой сопровождающий выбивание эффект состоит в том, что-смещающийся атом перед остановкой (когда сечение взаимодействия-с другими атомами резко возрастает) может передать свою энергию сразу большому числу атомов, В результате большое количество атомов покидает свои места в решетке. Это явление называется пиком смещения. Возникновение пика смещения с последующей его-релаксацией приводит к сильному перемешиванию атомов. В ре-зультате уничтожаются многие точечные дефекты, но возникают более сложные дефекты, например, дислокационные петли. [c.653]

В узлах кристаллической решетки атомы колеблются с частотой 10 3 (,-1 Благодаря колебательному движению, происходящему при любой температуре, атомы взаимодействуют, обмениваясь кинетической энергией. Средняя кинетическая энергия тепловых колебаний атомов равна 3/2 кТ. При комнатной температуре 3/2 кТ 0,03 эВ, что значительно меньше энергии, необходимой для образования точечных дефектов (1—4 эВ). Однако за счет флуктуации кинетической энергии (отклонения кинетической энергии от ее среднего значения) возможно преодоление атомом окружающих потенциальных барьеров. Вероятность такого акта увеличивается с повышением температуры по экспоненциальному закону. Если при этом происходит выход атома из узла кристаллической решетки в междоузлие, то образуются вакансия и межузельный атом ( парный дефект Френкеля ). [c.27]

Силы, действующие между дислокациями и растворенными атомами (точечными дефектами), обладают сферической симметрией. Энергия взаимодействия краевой дислокации с растворенным атомом [c.59]

В атомной модели кристалла энергии образования и миграции точечного дефекта можно связать с энергиями межатомного взаимодействия различных пар атомов. Если [c.97]

По такого типа формулам можно провести численные оценки энергии образования точечных дефектов с применением как аппроксимации энергий взаимодействия атомов конкретными потенциалами, так и метода разложения смещений в ряды Фурье, а также с использованием найденных величин атомных смещений (см. 3). Эти оценки показали [60, 63], что энергия релаксации рел в случае вакансии составляет небольшую часть от энергии образования (порядка нескольких процентов). Лишь в случае внедренного атома матрицы она мон ет достигать величины 60% от Е , При этом главная часть рел обусловлена смещениями лишь ближайших к дефекту атомных слоев. Большие значения рел для вакансии были найдены в [56]. [c.100]

Определим теперь энергию взаимодействия дефекта с некоторым, не связанным с ним, полем напряжений (например, созданным другим дефектом). Пусть в однородном неограниченном упругом теле имеется точечный дефект и некоторое внешнее по отношению к нему поле напряжений. Обозначим через (S h и ейг компоненты тензоров напряжений и деформации, связанных с рассматриваемым дефектом, а через ст й и —компоненты этих [c.114]

Таким образом, энергия взаимодействия точечного дефекта с внешними упругими полями равна произведению создаваемого ими гидростатического давления Р° в точке, где находится дефект, на вызванное дефектом изменение объема среды 6F. [c.116]

Пусть внешнее поле = U действующее на первый дефект, находящийся в точке Tj и вызывающий изменение объема среды 6F , создано вторым точечным дефектом, находящимся в точке Гг и вызывающим объемное изменение 6F Тогда из (5,10) видно, что энергия их взаимодействия пропорциональна дилатации, вызванной [c.116]

Все точечные дефекты (вакансии, межузельные атомы, атомы примесей замещения или внедрения) образуют в окружающей решетке поля напряжений и поэтому взаимодействуют с дислокациями, при этом упругая энергия всей системы понижается. Наиболее важную роль из указанных точечных дефектов играют, по-видимому, примеси. Взаимодействие дислокаций с примесями должно приводить к перераспределению последних, в результате которого свободная энергия системы уменьшается. Взаимодействие движущейся дислокации с растворенными атомами бывает упругим, электрическим или химическим. [c.298]

Величины энергии взаимодействия различного типа точечных дефектов с дислокациями представлены в табл. 27. [c.303]

Для границы, образованной более сложной системой дислокаций, элементарный акт движения связан с преодолением дислокационного взаимодействия и может характеризоваться высокой энергией активации. В этом случае перемещение межфазной границы осуществляется неконсервативно и связано с равновесием и диффузией точечных дефектов, и превращение может развиваться по диффузионной кинетике с энергией активации самодиффузии. [c.24]

Новое представление хорошо согласуется с возможным влиянием температуры на ход процесса. Чем выше температура, тем скорее идет рассеяние активированного комплекса на автономные точечные дефекты. При достаточно высокой температуре этот распад может происходить непосредственно при формировании комплекса в зоне реакции. При этом процесс с самого начала характеризуется скоростью и энергией активации, свойст-ственными обычной диффузии. При достаточно низкой температуре возможность быстрого хода процесса, который мог бы поддерживаться участием активированных комплексов, не подверженных (или слабо подверженных) рассеянию, не реализуется ввиду того, что процесс начинает лимитироваться в стадии формирования комплексов в зоне реакции, т. е. в стадии, обусловленной обычной диффузией, посредством которой в зону реакции входят атомы обоих компонентов (при низких температурах эта диффузия парализована). Таким образом, участие активированных комплексов в процессе реакционной диффузии может проявиться в области средних температур, когда на процесс обычной диффузии, обусловленной автономными одноатомными элементарными актами, стимулируемыми тепловым движением атомов, налагается движение активированных комплексов, обусловленное коллективизированными элементарными актами, стимулируемыми упругим взаимодействием в группе атомов. [c.10]

Легче всего наглядно представить себе такие точечные дефекты, как отсутствующие ионы (вакансии), избыточные (междоузельные) ионы или же ионы другого типа (примеси замещения). Не столь очевиден случай, когда ион в идеальном кристалле отличается от своих соседей только возбуждением электронного состояния. Такой дефект называется экситоном Френкеля. Поскольку в возбужденном состоянии может находиться любой ион, а между внешними электронными оболочками ионов имеется сильное взаимодействие, энергия возбуждения может в реальной ситуации передаваться от одного иона к другому. Следовательно, перемещение экситона Френкеля по кристаллу не связано с изменением положения ионов, поэтому он (как и полярон) имеет гораздо большую подвижность, чем вакансии, междоузельные атомы и примеси замещения. В большинстве задач вообще не имеет смысла считать экситон локализованным. При более строгом описании электронную структуру кристалла, содержащего экситон, представляют как суперпозицию квантовомеханических состояний, в которой возбуждение с равной вероятностью может быть отнесено к любому иону в кристалле. Последний подход связан с представлением [c.244]

Вакансии (представляющие собой точечные дефекты) имеют ионизованные состояния с уровнями энергии, лежащими в запрещенной зоне кремния, и поэтому их концентрации в различных состояниях зависят от наличия доноров или акцепторов, если концентрации последних достаточно высоки для сдвига уровня Ферми в кристалле. Несмотря на это, с целью упрощения изложения основных принципов теории самодиффузии в кремнии, мы сначала сделаем предположение о том, что процесс диффузии определя- ется вакансиями только в нейтральном состоянии. Реально это соответствовало бы случаю, когда или взаимодействие с нейтральными вакансиями энергетически более вьп одно или концентрация нейтральных вакансий существенно выше концентрации других точечных дефектов. [c.17]

Упругое взаимодействие II рода обусловлено тем, что примесный атом или вакансия представляют собой малые области с упругими постоянными, иными, чем у матрицы. В этом случае энергия взаимодействия Ец между дислокацией и точечным дефектом пропорциональна Ей - (AG)b /R , где R — расстояние от точечного дефекта до дислокации [17]. В отличие от первого взаимодействия, второе сказывается лишь на очень малых расстояниях по порядку величины оно составляет Ец и 0.2 эВ. Это взаимодействие вызывает увеличение концентрации вакансий вокруг дислокаций. [c.108]

Поскольку протоны и другие тяжелые заряженные частицы расходуют свою энергию в материале главным образом в конце пробега (в зоне так называемого пика Брэгга), появляется возможность контролировать локальные (по глубине) участки. Б силу того что заряженные частицы имеют другой характер взаимодействия с материалом, чем нейтроны, при использовании заряженных частиц удается установить многие свойства материала дефектной зоны (атомный номер, заряд ядра, концентрацию нарушений типа смещенных атомов и другие виды точечных дефектов). [c.18]

В реальных кристаллах имеются личные дефекты (точечные, примесные атомы, дислокации, частицы других фаз) сопротивление скольжению зависит от взаимодействия движущихся дислокаций с этими дефектами. Переход атомов из одних положений равновесия в другие вблизи дислокаций требует затрат кинетической энергии, часть которой переходит в тепловую. [c.101]

По мере роста температуры число дефектов начинает увеличиваться и из-за коллективного взаимодействия межузельных катионов с катионами, остающимися в узлах решетки (они как бы вытягиваются со своих мест). Под влиянием тепловых колебаний кристаллической решетки происходят и обратные перескоки катионов из межузлий в узлы и поскольку эти точечные дефекты имеют энергию, примерно на порядок превышающую энергию тепловых колебаний решётки, их равновесная концентрация невелика. Однако эта концентрация может быть выше равновесной (например, после закалки). Такой пересыщенный твердый раствор точечных дефектов может распадаться, причем вакансии конденсируются (объединяются) в диски (рис. 4.10), которые по достижении критических размеров, из-за взаимного притяжения атомных плоскостей, схлопываются, внося искажения в решетку кристалла. Например, при схлопывании однослойного диска (рис. 4.11) в кристалле с гексагональной структурой атомные плоскости смещаются на половину вектора трансляции (под термином трансляция понимают поступательное перемещение одной части монокристалла относительно другой без искажения его решетки). Трансляция выражается вектором, перпендикулярным атомным [c.81]

Известно несколько основных физических процессов, обусловливающих взаимодействие между точечными дефектами и дислокациями. Так, упругое взаимодействие обусловливает миграцию атомов примеси в областях ядра дислокаций и приводит к образованию сегрегаций (облака Коттрелла). Энергия взаимодействия дислокаций с примесями внедрения о. ц. к. решетки высокая ( 0,55 эВ для углерода и азота в а-же-лезе), а в г. ц. к. решетке низкая (Я = 0,08 эВ для водорода в никеле). Вакансии в металлах с кубической решеткой не вызывают заметных объемных искажений и не создают дальнодейству-ющих полей сдвиговых напряжений. Поэтому обычно взаимодействие между дислокациями и вакансиями в этих металлах слабое (f =0,02 эВ). [c.222]

Внедренные атомы являются точечными дефектами кристаллической решетки металла, вызывающими ее деформацию. Такая деформация, в частности, может иметь характер тетрагональных искажений, существенных для понимания свойств мартенситных фаз. Поля деформаций вызывают появление сил деформационного взаимодействия между внедренными атомами, важного для понимания ряда яв.лепий, происходящих в сплавах внедрения. В главе I, имеющей вводный характер, даетСуЧ обзор теорий точечных дефеютов кристаллической решетки металлов и сплавов, который мон ет иметь и самостоятельный интерес для специалистов, работающих в области физики неидеальных кристаллов. Точечные дефекты рассматриваются в рамках различных моделей (изотропный и анизотропный континуум, атомная модель, учет электронной подсистемы), причем эти модели применяются для определения смещений и объемных изменени1Г в кристалле, вызванных появлением дефекта, энергии дефекта, а также взаимодействия между точечными дефектами, приводящего к образованию их комплексов. [c.7]

Рассмотрим случай, когда сл1ещенпя атомов матрицы вызваны точечным дефектом, представляющим собою примесный атом в междоузлии. Тогда нужно, например, в модели парного взаимодействия учесть еще энергию взаимодействия Ндр дефекта П с казкдым з-м атомом А матрицы. Пусть положение дефекта определяется вектором Гц [c.44]

Рассмотрим сначала вопрос о взаимодействии точечных дефектов в рамках модели упругого континуума. Опреде.лим понятие силы, действующей на дефект. Пусть упругое твердое тело содержит некоторые дефекты и в общем случае подвержено воздействию внешних сил, действующих на его поверхность. Рассмотрим какой-нибудь из дефектов. Его располодгение в теле однозначно зададим рядом параметров дг, д2, дз, (обобщенных координат). Пусть дефект бесконечно мало сместился. При этом изменится упругая энергия ноля упругих паиря-ягений в теле. С изменением упругих деформаций изменится форма поверхности тела, что приведет таклю к изменению потенциальной энергии внешних тел, взаимодействующих с данным телом. Следовательно, как , так и Е2 зависят от координат д[, д ,. .. Поэтому от них будет зависеть и суммарная энергия Е рассматриваемой системы [c.113]

Взаимодействие мелгду точечными дефектами может приводить в случае сил притянгспня к объедикеншо дефектов в различные комплексы. Эти комплексы могут быть охарактеризованы энергией связи, т. е. энергией, необходимой для удаления образующих комплекс дефектов на бесконечно большое расстояние. [c.121]

Для сверхтекучей компоненты He" (см. Гелий жидкий. Квантовая жидкость) областью вырождения D состояний, описываемых волновой ф-цией il = I 1 I ехр (/ф), будет область возможных значений волновой ф-ции при фиксированном её. модуле i ]. Физически -jto связано с т. и. Eoje — Эйнштейна конденсацией бесспиновых атомов изотопа Не в состоянии с найм, энергией жидкости при темп-ре Т< Тс, т. с. с накоплением в одном и том же состоянии большого числа частиц квантовой жидкости. Если пренебречь сла-бы. взаимодействием между атомами жидкости, то при T=Q К в состоянии с мин. энергией будут находиться все без исключения частицы, что и позволяет описывать их одной и той же (не зависящей от координат частиц) волновой ф-цией / = ф схр((ф). Нормированная волновая ф-ция Ф(дг) = (1 / / )ехр [/ф(х)] в этом случае играет роль параметра порядка, т. е. на комплексной плоскости, область вырождения представляет собой окружность > = 5 вдоль к-рой меняется фаза (р (вырождение состояний по фазе). На основании того, что 7С2(5 )=0, rrj(5 )=Z, заключаем, что точечных дефектов в Не нет в то же время линейные дефекты — вихри в Не — будут устойчивыми [c.138]

Первый член в правой части (7.4) представляет собой энергию упругого взаимодействия частицы с петлей второй — энергию дислокационной петли, третий — энергию, связанную с изменением концентрации точечных дефектов. Из этого выражения следует, что зарождение петли требует термоактивируемого преодоления энергетического барьера, который существенно зависит от параметра 1п(с/со), определяемого вакансионным пересыщением в случае образования вакансионной петли и вакансионным недосы-щением 1п(со/с) в случае образования петли внедрения. Как было показано в [601], экспериментально наблюдаемой высоте энергетического барьера 7 эВ соответствует значение параметра 1п(со/с) - 15. Это указывает на то, что вблизи частиц выделений практически нет свободных вакансий. При отжиге в электронном микроскопе тонкой фольги (до 3 мкм), приготовленной из закаленного кристалла, процесс образования дефектов развивается иначе [602]. В первые минуты отжига наблюдается образование преципитатов, однако в дальнейшем петли ими не генерируются. По-видимому, снятие напряжений около частиц обеспечивается вакансиями, диффундирующими к преципитатам с поверхности фольги, и отсутствует необходимость создания внутренних источников вакансий в виде дислокационных петель. Это, очевидно, также указывает на то, что для возникновения петель внедрения, помимо упругих напряжений, необходимо вакан-сионное недосыщение, которое в тонкой фольге не может достигнуть критической величины, необходимой для зарождения петли, из-за поверхности, являющейся источником вакансий. [c.205]

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]

Для формирования клубковых и ячеистых дислокационных структур необходимо обеспечение возмон ностп переползания дислокаций и пх поперечного скольжения, действие нескольких систем скольженпя, наличие прочных дислокационных барьеров, достаточная концентрация точечных дефектов, их подвижность и осаждение на дислокациях, достаточно высокая энергия дефекта упаковки, действие неньютоновских спл при взаимодействии некомпланарных дислокаций. Дислокационная структура держится собственными сплетениями. [c.149]

Внедренные атомы, располагающиеся в междоузлиях решетки кристалла также нарушают ее правильность. В известном смысле этот дефект противоположен вакансии. Этот вид дефекта чаще встречается в кристаллах с большими межатомными промежутками, чем в плотно упакованных, в то время как вакансии встречаются в любых структурах. Поэтохму при обычных условиях перемещения атома в пространстве между узлами в гранецен-трированных кубических металлах маловероятно, так как такое перемещение связано с очень большим местным искажением. Однако энергия, необходимая для образования такого точечного дефекта, может возникнуть при пластической деформации или при взаимодействии атомов с частицами высокой энергии. [c.538]

ПОЛИГОНИЗАЦИЯ — перераспределение дислокаций, первоначально расположенных в плоскостях скольжения незакономерно, с образованием более или менее правильных стенок (субграниц), разбивающих кристалл на фрагменты — субзерна. При П. происходит выигрыш энергии из-за уцорядочения в расположении дислокаций. Наиболее устойчива и энергетически выгодна конфигурация краевых дислокаций одного знака при их расположении друг над другом в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения (т. н. вертикальная стенка или наклонная граница). Наиболее стабильному расположению винтовых дислокаций соответствует сетка пересекающихся дислокаций (граница кручения). Для образования таких конфигураций дислокаций необходимо не только их скольжение, но и переползание, т. е. диффузия. Поэтому П. протекает (после небольшой пластич. деформации) лишь нри достаточно высокой темп-ре. Но скорость переползания зависит не только от скорости притока точечных дефектов к дислокациям, но и от характера их взаимодействия (в частности, от числа порогов и ширины расщепления дислокаций). В связи с этим сложный процесс П. не описывается одной энергией активации. [c.92]

Третий механизм — дислокационная релаксация — ответствен за появление низкотемпературных пиков поглош е-ния, впервые открытых П. Бор-дони. Этот вид поглош,ения не связан с точечными дефектами, а обусловлен взаимодействием дислокаций непосредственно с самой кристаллич. решёткой. В простейшем случае дислокационную релаксацию можно описать моделью, где два энергетич. состояния, соответствуюш ие минимумам энергии дислокации, разделены барьером Пайерлса. Если пренебречь квантовомеханпч. флюктуациями, то при темп-ре О К линии дислокаций целиком располагаются в одной из потенциальных ям вдоль направления плотной упаковки. Минимальные напряжения, необходимые для преодоления дислокацией барьеров, равны здесь напряжениям Пайерлса — [c.118]

При традиционном описании процесса пластической деформации исходят из того, что существующие в кристаллах системы скольжения позволяют обеспечить его формирование без разрушения сплошности. В.Е. Паниным и др. [11] было доказано, что пластическое течение происходит одновременно на нескольких уровнях, причем трансляция на одном уровне обязательно сопровождается поворотом на более высоком уровне, и наоборот. Принципиально важным в этом подходе является то, что любое нарушение структуры кристалла при подводе к нему внешней энергии рассматривается с позиции самоорганизации локальных структур, обусловленной энтропийными эффектами. Вторичные структуры, формирующиеся в деформируемом кристалле при достижении необходимого уровня возбуждения, представляют совокупность локальных структур - от дефектов типа точечных или линейных до аморфного состояния, возникающего при высокой плотности дефектов. Таким образом, при анализе пластической деформации кристаллов необходимо учитывать кооперативное взаимодействие трансляции, ответственной за изменение формы (дисторсии), и ротации, ответственной за изменение объема (дилатации). При этом важную роль в распространении скольжения играют границы зерен. Эволюция скольжения включает образование полос скольжения на начальных этапах пластической деформации, которые потом трансформируются в полосы микроскопического сдвига, что приводит к возникновению зоны локализованной макропластической деформации, проходящей через весь объем. Переход от одного масштабного уровня (микрополосы) к другому (макротюлосы) являет собой неустойчивость пластической деформации, предопределяющую шейко-образование. Он характеризуется тем, что шменяются элементарные носители деформации - дислокации сменяются дисклинациями. Дисклинации являются более энергоемкими дефектами, чем дислокации, что позволяет системе про- [c.241]

Смотреть страницы где упоминается термин Точечных дефектов взаимодействие энергия : [c.8] [c.255] [c.61] [c.119] [c.120] [c.273] [c.161] [c.145] [c.121] [c.205] [c.509] [c.13] [c.301] [c.166] [c.88] [c.90] [c.56] [c.93] [c.15]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...