Точечные дефекты механизмы образования

Рассмотренные дислокационные представления о механизме формирования центров рекристаллизации позволяют объяснить еще одно важное явление. Во многих работах показано, что первичная рекристаллизация сопровождается усилением диффузионных процессов. В частности, с началом рекристаллизации ускоряются распад пересыщенных твердых растворов, коагуляция дисперсных фаз, сфероидизация пластинчатого цементита и т.д. Это может означать, что первичная рекристаллизация сопровождается повышением концентрации точечных дефектов. Ряд специально поставленных экспериментов подтвердил факт образования вакансий и их скоплений на стадии первичной рекристаллизации. [c.322]

Кроме петель в упрочнении облученного металла играют роль и другие механизмы, такие как действие изолированных точечных дефектов, которые аннигилируют на дислокациях с образованием порогов на линиях дислокаций. [c.35]

Механизм образования радиационных дефектов и изменение физических свойств материалов под действием реакторного облучения как в ТЯР, так и в реакторах деления состоит в том, что рожденные в реакторе частицы (нейтроны, электроны, 7-кванты, а-частицы и т. д.) создают в облучаемом материале при упругих столкновениях с его атомами ПВА, которые, в свою очередь, создают каскад смещенных атомов и вакансий. В материале возникает ль-шое число точечных дефектов с неоднородной пространственной плотностью. Далее эти дефекты под действием температуры, механических напряжений и облучения испытывают сравнительно медленную эволюцию, образуя комплексы точечных дефектов, выделяясь на внедрениях и неоднородностях, создавая дислокационные петли и поры. Эта эволюция и ее результат — изменение физических свойств материала — рассмотрены в следующих главах. [c.46]

Процесс графитизации чугуна совершается путем дислокационного механизма и сводится к образованию центров графитизации и роста вокруг них графитных включений. Дислокации и точечные дефекты решетки играют при этом большую роль. [c.149]

Модель базируется на представлении об оксидной пленки на металле как кристаллической структуре с большим количеством точечных дефектов — кислородных и катионных вакансий (см. гл. 2). Вакансии кислорода образуются на границе металл-пленка и поглощаются на границе пленка-раствор. Именно их движение в пленке в направлении от границы с металлом к границе с раствором приводит к росту толщины оксидной пленки. Здесь можно привести аналогию с механизмом образования оксидных пленок при газовой коррозии. [c.116]

Существование деформационного упрочнения при ионной имплантации подтверждается, в частности, сходством микроструктур ионно-легированных и деформационно-упрочненных материалов. Вместе с тем ионная обработка приводит к появлению большого числа точечных дефектов, подвижность которых во многом определяет эффективность предложенного механизма упрочнения. Если имплантируемые атомы располагаются преимущественно в замещающих положениях, то при достижении концентрации легирующей примеси в несколько процентов оказывается существенным упрочнение за счет образования растворов замещения. Несоответствие радиусов примесных и основных атомов решетки приводит к появлению полей упругих напряжений, блокирующих движение дислокаций. Такой механизм упрочнения характерен для легирования ионами средних и больших масс. Расчеты показывают, что в большинстве случаев при торможении таких ионов число смещенных атомов в расчете на один имплантированный значительно больше единицы и твердорастворное упрочнение должно проявляться при более высоких концентрациях, чем деформационное. Образование метастабильных твердых растворов и отмеченная выше допустимость значительных отклонений от правила Юм-Розери усиливают значение рассмотренного механизма упрочнения. Твердорастворное упрочнение имеет место и при легировании легкими ионами, [c.91]

Дислоцированные атомы, т. е. атомы, вышедшие из узла кристаллической решетки и занявшие место где-то в междоузлии, также относятся к точечным дефектам (рис.38, б). Концентрация дислоцированных атомов невелика, так как для их образования требуется существенная затрата энергии (например, облучение металла ядерными частицами). При этом на месте переместившегося атома также образуется вакансия (механизм Я- И. Френкеля). [c.122]

Отметим, что адсорбция, вызванная восходящей диффузией к границам, как показывает исследование микротвердости малых зерен, или несущественна или отсутствует полностью. Однако в реальном металле при высоких температурах могут протекать и другие процессы, приводящие к накоплению атомов на границах. В частности, происходит сток линейных и точечных дефектов вследствие высокотемпературной подвижности, которые будут нести с собой атомы, находящиеся в окружающих их атмосферах. Имеет место реактивная диффузия атомов некоторых элементов на границы в силу высокого химического сродства их с другими элементами, ранее там оказавшимися (например, атомов титана — к сегрегациям атомов углерода или наоборот). Но, как следует из только что рассмотренного эксперимента, с изменением микротвердости в малых зернах роль стока дефектов и реактивной диффузии, по-видимому, также не существенна в общем процессе образования высокотемпературных граничных сегрегаций. Это подтверждается отмеченной выше слабой очисткой решетки малых зерен, в которых происходили только эти процессы. Очистка же рядом расположенных крупных зерен была велика. Становится очевидным в связи с этим, что накопление инородных атомов на границах новых зерен происходит вследствие сбора мигрирующими границами дефектов решетки вместе с их атмосферами и что этот процесс является главным механизмом в образовании высокотемпературных сегрегаций. [c.107]

Основные механизмы образования точечных дефектов [c.92]

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]

Дрейф точечных дефектов (вакансий) в образующихся локальных полях неоднородных напряжений способствует локализации деформации в переходных зонах между недеформируемыми структурными элементами и активизирует квазивязкие диффузионные механизмы переориентации кристаллической решетки в процессе диссипации энергии. Так, в экспериментах при растяжении тонкой бериллиевой фольги [80] наблюдали, что продвижение трещины происходит за счет образования микропор по границам ячеек. При этом активизируется процесс притяжения дислокаций к поверхности трещины, что также является самовоспроизводящимся процессом формирования будущей поверхности у вершины трещины. [c.130]

Авторы [9,28] отдают предпочтение полигонизационному механизму образования ячеистой структуры, согласно которому существенную роль в формировании дислокационных ячеек играют процессы переползания краевых компонент дислокаций. Этот процесс, как известно, является самым медленным звеном полигонизации, поскольку требует переноса массы за счет диффузии точечных дефектов [9]. Избыточная концентрация точечных дефектов в деформируемом кристалле обусловлена возникновением, движением и взаимодействием дислокаций в процессе деформации, поскольку каждая дислокация, пересекаясь с дислокациями леса высокой плотности, приобретает значительное число порогов, способных порождать при дальнейшем перемещении вакансии и междоузельные атомы. В работе [9] особо подчеркивается качественно различный характер ячеистой структуры, возникающей на ранних и конечных стадиях деформации, причем это различие проявляется как в механизме образования дислокационных ячеек, так и механизме передачи пластической деформации через границы ячеистой структуры. На ранних стадиях деформации границы ячеек представляют собой клубки, сплетения, вытянутые вдоль плоскостей скольжения и в направлении скольжения. При дальнейшей пластической деформации формируется разориентированная ячеистая структу- [c.123]

Теоретическая модель. Реальный кристаллический материал даже после хорошего отжига содержит большую плотность дислокаций, которые закреплены различными по своей природе препятствиями. Причем препятствия можно разделить на сильные и слабые. К сильным препятствиям, например, относятся дислокационные узлы при пересечении дислокаций, кристаллические образования вторичных фаз, выпавших из твердого раствора, границы зерен и т. д. Отрезок дислокации, заключенный между двумя соседними препятствиями, будем называть дислокационной петлей. К слабым закреплениям можно отнести точечные дефекты (примеси, вакансии и меж-узельные атомы и т. д.), которые закрепляют дислокации по механизму Коттрелла, Судзуки или Сноека. Отрезки дислокации, заключенные между двумя соседними слабыми закреплениями, будем называть дислокационными сегментами. [c.165]

Вакансионный механизм зарождения усталостных трещин. Развитие пластической деформации сопровождается образованием точечных дефектов (вакансий и дислоцированных атомов) в металле, подтверждаемое данными по изменению электросопротивления, и выделением энергии при нагреве пластически деформированных металлов. Обзоры соответствующих экспериментальных данных приведены в работах Зейтца [118] и Брума [5]. [c.42]

Эксперименты подтверждают основные положения описанного механизма дефектообразования. Однако переход точечных дефектов в более сложные образования, одновременное присутствие в облученном материале дефектов разного типа и другие явления усложняют картину получаемых результатов. Модели радиационного повреждения, как правило, основаны на рассмотрении концентрации дефектов, которая обычно не может быть измерена непосредственно, поэтому важным является вопрос о соотношении между свойствами и их изменениями, наблюдаемыми экспериментально, и концентрацией дефектов. Еще одно затруднение состоит в том, что дефекты различного типа (мел<узельные атомы, вакансии, комплексы и т. п.) различным образом влияют на те или иные свойства материала. Поэтому полная картина радиационных нарушений может быть рассмотрена только для определенного материала в каждом конкретном случае. [c.90]

Механизм радиационного роста а-урана на основе представлений о направленной конденсации точечных дефектов в пиках смещения позволяет в качественной форме понять основные закономерности этого явления, наблюдаемые экспериментально. Так, резкое снижение радиационного роста а-урана для телгаератур выше 200—300 С в модели Бакли [14] объясняется термически активированным распадом образующихся петель. В соответствии с экспериментальными данными при этих температурах эффект роста должен зависеть от скорости образования точечных дефектов, т. е. от скорости выгорания. Различие в скорости радиационного роста, наблюдаемое для холоднодеформированных (большая плотность дефектов структуры) и отожженных образцов, сглаживается при р > что служит подтверждением уменьшения роли предварительно существующих стоков в процессах улавливания дефектов, когда плотность петель, вводимых облучением, достигнет насыщения. [c.208]

Анализ экспериментальных данных показал, что при образовании поверхности методом среза величина нормальных и ка сательных напряжений, действующих на металл, превышает предел текучести в 1,5—5 раз. При этом не только разрываются атомные связи в плоскости среза или в направлении сдвига слоя металла, но и происходит всесторонняя упруго-пластическая деформация. Поэтому вид, количество и размер поверхностных дефектов (величина выступов и впадин) после механической обработки зависят от соотношения пластической деформаций Ттах И напряжений хрупкости Отах. Специальными исследова- ниями было установлено, что если Ттах>сТтах, то более вероятна пластическая деформация, если 0тах >Ттах, происходит хрупкое разрушение материала. Поэтому в зависимости от вида и режима механической обработки (точения, фрезерования, шлифования) схема напряженного состояния материала может быть различной и, следовательно, будут изменяться текстура деформированных слоев металла, вид, размер и характер макро- п микрогеометрии поверхности (рис. 78, 79). В соответствии с современными представлениями, механизм образования поверхности кристаллических тел методом среза имеет свои особенности. Энергия кристаллов, находящихся на поверхности, превышает энергию кристаллов в объеме. Дело в том, что под воздействием тангенциальных напряжений поверхностный слой сжимается, а глубинные слои оказывают ему сопротивление. Поскольку поверхностный слой очень тонкий, во многих случаях он не выдерживает и разрывается. Кроме того, на вновь образованной поверхности имеются некомпенсированные химические связи, компенсация которых идет за счет адсорбции, образования плен и др. Вот почему поверхность, образованная механической обработкой, всегда имеет повышенное количество суб-микроскоппческих двумерных и точечных дефектов — вакансий, дислокаций, примесных атомов, микротрещин и др. (рис. 80, а). [c.117]

Взаимодействие дислокации с дефектами кристаллической решётки. Упругое взаимодействие Д. с точечными дефектами (примесными атомами и вакансиями) приводит к повышению концентрации последних вблизи оси Д. и образованию вокруг неё т. в. облаков Котрелла. Сгущение атмосферы Котрелла в перенасыщенных твёрдых растворах может привести к коагуляции примесей на Д. В прозрачных кристаллах это приводит к декорированию Д.,что делает их визуально наблюдаемыми (рис, 7). Осевшие на Д. примеси блокируют её движение, как бы пришпиливая в пек-рых точках линию Д- В реальных условиях отрыв от примесей является осн. механизмом преодоления пре- [c.638]

Упомянутая гетероструктура Si/Si02 явилась предметом большого числа теоретических [159—166] и экспериментальных работ [167—171], 1де обсуждались электронные состояния контактирующих как аморфных, так и кристаллических Si и Si02. При анализе результатов основное внимание уделялось собственно интерфейсным электронными уровням, моделировались также структурные и химические состояния межфазной зоны ( эффекты слоевых релаксаций, образование промежуточных субоксидных слоев, наличие точечных дефектов в области интерфейса), известны попытки МД-моделирования кинетики и механизма роста оксидных пленок на Si. [c.171]

Приведенные в работе данные, их обобщение и анализ представляют основу для дальнейшего развития как теоретических, так и экспериментальных исследований в области а) разработки новых физических моделей процесса хрупкого разрушения, основанных не на традиционных схемах неоднородности дислокационной структуры, а за счет реализации различного рода локальной неоднородности распределения ансамбля кластеров из точечных дефектов различной мощности и природы б) изучения основных закономерностей эволюции дислокационной структуры при испытаниях на длительную и циклическую прочность и физической природы усталости металлических и неметаллических материалов в различном диапазоне напряжений и температур в) расшифровки и интерпретации данных по низкотемпературному внутреннему трению металлических и неметаллических материалов и идентификащи их механизмов с учетом возможного влияния чисто методических эффектов (обусловленных спецификой метода и режима испытаний) на характер получаемой информации, а также выявления физической природы механизма старения материала тензодатчиков в процессе их эксплуатации г) получения количественной информации о кинетике, механизме и энергетических параметрах низкотемпературной диффузии (энергии образования и миграции вакансий и междоузлий, значения их равновесных концентраций и др.) д) развития теоретических основ и соз- [c.8]

И, наконец, именно с изложенных, а не общепринятых, позиций [44] можно также объяснить физическую природу появления эффекта Баушин-гера - разность напряжения течения в прямом направлении (растяжение) и обратном (сжатие), поскольку последний эффект также исчезает при спо-лировывании поверхностного слоя и обусловлен именно образованием дополнительного спектра дислокационных источников в виде петель и кластеров из точечных дефектов в процессе цикла сжатия. Это соответственно приводит к уменьшению напряжения течения при цикле сжатия по сравнению с циклом растяжения. Более подробно о диффузионном механизме микропластической деформации см. в гл. 7, а также в [368-372]. [c.104]

Изменение параметра решетки в приповерхностном слое рассматривается в [434] как один из видов "сторонней деформации кристалла, т.е. деформации, обусловленной иными причинами, чем внешнее напряжение сдвига. Так как упругая деформация, отвечающая теоретическому сопротивлению сдвига, составляет 3-5%, автор [434] приходит к заключению, что в поверхностном слое кристалла, где осуществлена деформация 3—10%, должно происходить термофлуктуационное зарождение дислока-ЦИ0Ш1ЫХ петель при малом внешнем приложенном напряжении. Кроме того, следует заметить, что даже такой очень малой по глубине от поверхности области аномалии в динамических параметрах решетки вполне достаточно для облегченных условий зарождения одиночного или двойного перегиба при движении дислокаций (см. п. 5.2), а также для снижения энергии образования точечных дефектов, в частности, вакансий, которые, как будет показано в а. 5.2, выше температурного порога хрупкости Г р контролируют движение дислокаций в модели с консервативно движущимися ступеньками, а ниже Гкр целиком определяют механизм низкотемпературной микропластичности в области низких и средних величин нагфяжений (см. гл. 7). [c.132]

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]

Как уже отмечалось в п.4.3 и 7.2, наряду с чисто гетерогенным зарождением дислокаций по модели призматического вьщавливания их на включениях в определенном интервале действующих напряжений и температур может иметь место конденсационный механизм образования петель, размер которых определяется степенью деформационного пересыщения по точечным дефектам и процессами неконсервативного движения дислокаций. В работах [497 -500, 595, 607, 608] была весьма убедительно продемонстрирована начальная стадия работы источников Франка-Рида на так называемых Л-кластерах, т.е. ростовых петлях вакансионного и внедренного типа. Таким образом, основными центрами зарождения и размножения дислокаций в полупроводниковых кристаллах являются скопления вакансий, меж-узельных атомов, а также преципитатов примесей, возникающих при распаде пересыщенного твердого раствора. Однако в дополнение указанного авторами [497-500, 595, 607, 608] механизма размножения следует также отметить тот факт, что генерация дислокаций от ростового типа гетерогенностей в общем случае, по-видимому, все же является частным вариантом размножения. [c.243]

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]

На первом этапе деформация металла происходит из-за возникновения потоков точечных дефектов-вакансий и межузловых атомов (рис. 4.21). Такая диффузионная ползучесть приводит к необратимым изменениям формы и размеров детали. На этом же этапе появляются первые межкристаллитные трещины, однако, они еще не получают существенного развития и останавливаются на различных участках границ зерен, особенно в тройных точках. Механизм образования трешин при этом аналогичен рассмотренному выше, за исключением усиливающейся роли порообразования. Поры начинаю образовываться с началом проскальзывания [c.92]

Вакансии и межузельные атомы — точечные дефекты структуры реального металла, механизм образования которых заключается в следующем. Атом, находящийся в правильном (регулярном) положении в узле кристаллической решетки и имеющий достаточно большую энергию, может переместиться в неправильное (иррегулярное) положение (в межузлие), оставляя место в узле решетки незанятым. Атом, переместившийся в межузлие, называется дислоцированным, а узел, не занятый атомом, называется вакансией (атомной дыркой ). [c.105]

За последние годы получены важнейшие данные о поведении и свойствах отдельных дислокаций—об их движении и расщеплении, об образовании скоплений и взаимодействии дислокаций между собой и с точечными дефектами [9]. Прямое экспериментальное наблюдение различных эффектов, предсказанных теорией дислокаций, явилось блестящим ее подтверждением. Открытие ряда новых эффектов, связанных с механизмом пластической деформации, структурой наклепанного металла и микромеханизмом разрушения, а также прямое наблюдение доменной структуры упорядочивающихся сплавов [10], — подлинный триумф электронной микроскопии. Прямое наблюдение зарожд.ения, дв1ижения, взаимодействия и выхода дислокаций из образца (с образованием ступенек — линий скольжения) непосредственно во время деформации образца внутри микроскопа [11, 16] открывает дополнительные замечательные возможности. [c.170]

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]

Освидетельствование дефектов, определенных по результатам пропуска ВТД, при шурфовке подтвердило наличие коррозионных язв. Анализы грунтового электролита и продуктов коррозии, отобранные в шурфах, показали, что механизм коррозии - биологический, доминирует в торфянистых суглинистых грунтах и вызывается сульфат-редущ1рующими бактериями. Процессы коррозии не являются следствием воздействия блуждающих токов на МГ. Отмечено, что образование точечных язв и каверн происходит преимущественно в "закрытых" дефектах пленочной изоляции. [c.93]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...