Монокристалл бездефектный

О монокристаллах тугоплавких и редких металлов и сплавов. При обсуждении схемы, изображенной на рис. 4.58, отмечалась актуальность получения металлов без дефектов как путь, обеспечивающий их высокую прочность. Почти бездефектны так называемые усы — нитевидные монокристаллы. Однако могут быть получены весьма совершенной структуры и монокристаллы больших размеров. Свойства таких монокристаллов уникальны во многих отношениях. [c.330]

Модули упругости для монокристалла графита измерены с довольно высокой степенью точности [9]. На рис. 1.6 приведены три основных модуля упругости модуль Юнга при растяжении в плоскости углеродных слоев j,, модуль Юнга при растяжении в ортогональном направлении С33 и модуль сдвига С44. Максимальное значение модуля Юнга (1060 ГПа) может быть получено лишь в случае бездефектной структуры кристалла и ориентации атомных плоскостей строго вдоль оси волокон. Модуль упругости волокон в ортогональном направлении на порядок ниже. Наименьшее значение (4,5 ГПа) имеет модуль сдвига. Прочность волокон пропорциональна доле атомных слоев, ориентированных вдоль оси волокна. Разориентация атомных плоскостей приводит к снижению прочности, а также и к снижению реального значения модуля упругости. Теоретическая прочность высокопрочных и высокомодульных во.ио- [c.14]

Рис. 5.9. Плотность колебательных состояний д ь>) для идеального модельного компактного нанокристалла с зернами размером с/ = 1,1 нм (сплошная линия) и для бездефектного ГЦК монокристалла из 500 атомов (пунктир) [79].

При применении этого способа кристалл растет на монокристаллической затравке, которая вытягивается из расплава (рис. 5.9), градиенты температуры по оси кристалла невелики. Для улучшения распределения примеси обычно применяется вращение тигля и/или затравки. При реализации этого можно удалять примеси, у которых коэффициент распределения К = 1, так как при медленном росте бездефектного монокристалла атомам примеси трудно внедряться в кристаллическую решетку основного элемента. Регулированием температуры расплава и скоростью вытягивания добиваются одинакового диаметра кристалла по длине. [c.322]

Отличительной особенностью всех методов, упрочняющих металл путем уве.пичения числа дефектов, является то, что, после их использования, при повышении температуры восстанавливается регулярность строения металла внутри зерен и прочность падает. Для предотвраш,ения этого падения прочности в самолетных и ракетных конструкциях, а также в газовых турбинах, где температура доходит до 1200—1500° С, ведется большой научно-технический поиск в направлении получения весьма высокой прочности металла за счет устранения из него дефектов. Высокая прочность идеальных по структуре (бездефектных) монокристаллов позволяет использовать весьма высокопрочные так называемые усы в композитных материалах. Устранение одной из категорий дефектов достигается за счет получения чистого (без примесей) металла путем применения вакуумной дистилляции, зонной плавки и разложения летучих соединений металлов. Устранение других дефектов, таких, как дислокации и их источники, не связанных с наличием примесей, достигается воздействием на металл высоких давлений, измеряемых тысячами и десятками тысяч атмосфер. По-видимому, устранение дефектов позволит получить металлы, прочность которых подойдет вплотную к теоретической. [c.297]

Нестабильный характер протекания пластической деформации (в общем случае возникновение скачков нагрузки на кривых деформационного упрочнения) обусловливается взаимодействием исходной дефектной структуры кристаллов и субструктуры, образующейся в процессе деформации. В частности, как отмечается в [229], при пластической деформации предварительно облученных монокристаллов меди и закаленных с предпла-вильных температур образцов из алюминия в исходной дефектной структуре указанных материалов, содержащей больщое количество вакансион-ных и межузельных призматических петель и тетраэдров дефектов упаковки, образуются бездефектные каналы шириной 0,1—0,5 мкм (рис. 85,6). Это обусловливает развитие неоднородности пластической деформации на ее начальной стадии, что отражается на кривых деформационного упрочнения в виде характерных скачков нагрузки (рис. 85, а). В работе [229] механизм образования бездефектных каналов в облученных или закаленных кристаллах рассматривается с кинетических позиций как "закономерная эволюция дислокационного ансамбля в кристалле при заданных условиях его деформирования". При этом, помимо процессов размножения, аннигиляции и диффузии дислокаций, учитывается также механизм взаимодействия скользящих дислокаций с призматическими петлями дефектов упаковки. В результате указанного взаимодействия дефекты заменяются дислокациями, образуя на них пороги и перегибы. [c.128]

Монокристаллы сапфира уже в течение ряда лет выпускаются в форме стержней, изготовляемых механической обработкой и бесцентровым полированием сапфировых булей, выращенных методом Вернейля. Этот материал имел обычно невысокую прочность [501 и, как предполагалось, был мало пригодным для использования в качестве упрочняющего волокна, вследствие высокой стоимости производства и небольшой длины (менее 50 см). Однако Морли и Проктор [28] установили, что прочность сапфировых стержней определяется совершенством поверхности, а не дефектами, вызываемыми их размером или неоднородностями внутренней структуры. Они показали, что большие стержни (диаметром 1 мм и длиной 5—10 см) могут быть изготовлены с почти бездефектной поверхностью посредством пламенного полирования с прочностью (измеренной при изгибе), сравнимой с прочностью сапфировых нитевидных кристаллов. [c.173]

К- Элбаум [80, с. 238—298], рассматривая происхождение дислокаций в кристаллах, выращенных из расплава, предлагает пять различных механизмов их образования. Анализируя литературные данные и результаты собственных исследований, Д. Е. Овсиенко [70, с. 164—191] приходит к выводу, что дислокации образуются при росте кристаллов вследствие напряжений, возникающих из-за неравномерности теплоотвода, и ставит вопрос при каком градиенте температур — радиальном или осевом-—возникают напряжения, вызывающие наибольшую плотность дислокаций. Правомерность гипотез о вакансионном механизме образования дислокаций автор подвергает сомнению и предполагает, что вакансии могут лишь способствовать переползанию дислокаций и выстраиванию их в сетки, а избыточные вакансии, возникающие при охлаждении, будут частично поглощаться дислокациями и частично выходить на границу раздела фаз. Степень совершенства кристаллов зависит от плотности и характера дислокаций и других дефектов (трещин, царапин) на поверхности затравки. Применяя бездефектные бездислокаци-онные затравки, удалось вырастить монокристаллы Si без дислокаций. Путем подбора соответствующих ори- [c.71]

Еще более поразительны изменения структурных свойств монокристаллов (особенно четко в паре галлий — олово ). Оказалось, что монокристалл, не имеющий структурных дефектов, подобных границам зерен, в присутствии галлиевой пленки превращается в поликристалли-ческий образец. Явление самопроизвольного внутреннего диспергирования металла, сопровождающееся сильным понижением поверхностной энергии, может быть использовано для повышения прочности металлов, причем адсорбционно-активные расплавы оказываются уже не понизителями прочности, а способствуют повышению прочности металлов. Наряду с усовершенствованием способов выращивания маленьких, почти бездефектных нитевидных кристалликов предложен метод (В. И. Лихтман, П. А. Ребиндер и Е. Д. Щукин, 1960 П. А. Ребиндер, 1968) замораживания образцов, в которых произошло внутреннее диспергирование, приводящее к однородной и мелкозернистой структуре. Прочность таких образцов в несколько раз превышает прочность исходного недиспергированного образца. [c.439]

Усы представляют собой нитевидные монокристаллы, выращенные в специальных условиях. Усы имеют механическую прочность, эквивалентную прочности связи между атомами. Прочность усов обусловлена высоким совершенством и бездефектностью структуры кристаллов такая структура не может быть получена в случае крупных кристаллов, всегда имеющих большое число дислокаций, резко уменьшающих их прочность. Усы карбида кремния имеют прочность более 30 ГПа и модуль упругости при растяжении более 690 ГПа. [c.36]

Существование пьезоэлектрического эффекта было обнаружено у большого количества веществ. Однако практическое применение получили лишь некоторые из них. Чтобы вещества можно было использовать, они должны представлять собой природные монокристаллы с достаточно большими бездефектными областями. Однако в последнее время преимущественное применение получили искусственно изготовляемые монокристаллы, по-ликристаллические пьезоэлектрические текстуры и тонкие пьезоэлектрические слои. Кроме того, вещества в кристаллическом виде должны обладать ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами, имеггь малые потери из-за внутреннего трения при распространении объемных или поверхностных ультразвуковых волн, а их материальные коистаи гы должны отличаться высокой временной и температурной стабильностью. Несмотря на то что налажен промышленный выпуск целого ряда пьезоэлектрических веществ, продолжаются поиск и интенсивные исследования новых материалов с более выгодными параметрами. [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...