Образование дефектов в кристаллической решетке

ОБРАЗОВАНИЕ ДЕФЕКТОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКЕ [c.35]

Образование дефектов в кристаллической решетке резко повышает подвижность составляющих ее атомов (ионов). Атомы, расположенные в междоузлии, могут переходить из одного междоузлия в другое, преодолевая небольшой энергетический барьер, намного меньший, чем тот, который нужен для образования дефекта. Точно так же способна перемещаться по решетке и вакансия, в которую могут пе- [c.32]

Причина изменения механических свойств материалов при облучении частицами высокой энергии состоит в образовании дефектов в кристаллической решетке. [c.292]

Конституционные вакансии или вакансии строения) это всегда незанятые позиции в данной кристаллической решетке. Они в общем случае не участвуют в диффузии, поскольку обмен конституционной вакансии с ионом приводит к образованию дефекта в кристаллической решетке. [c.144]

Начинается вторая стадия окисления металла сопровождающаяся образованием микропустот между металлом и окалиной. При этом скорость процесса окисления металла снижается вследствие уменьшения эффективного поперечного сечения для диффузии катионов металла из металла в окалину. Однако суш,ествую-щий градиент химического потенциала окислителя в окалине и связанный с ним градиент концентрации дефектов в кристаллической решетке окисла обусловливают дальнейшую диффузию металла наружу. В результате процесса диффузии внутренняя поверхность окалины обогащается металлом и термодинамическое равновесие нарушается. Градиент концентрации дефектов в кристаллической решетке окалины начинает уменьшаться и система окалина—окислитель стремится к равновесию с окислителем. [c.74]

С развитием атомной энергетики одним из наиболее важных является вопрос о том, какое влияние оказывает облучение на свойства различных металлов и сплавов. Облучение металлов ядерными частицами создает дефекты в кристаллической решетке, что ведет к значительному изменению физических и механических свойств материалов, однако природа и механизм образования этих дефектов пока еще однозначно не установлены. Очень плодотворным здесь оказалось применение метода микротвердости. При этом условия проведения испытаний не позволяют исследователю непосредственно наблюдать микроструктуру образца. В настоящее время ведутся обширные работы [20—22, 31—37] по исследованию микроструктуры и физико-химических свойств материалов под действием нейтронного облучения. [c.238]

Поверхность металла отличается не только большой геометрической и топографической сложностью, но также и неоднородностью силового поля возле нее, что приводит к различной адсорбционной и коррозионной активности поверхности в различных ее местах. Объясняется это генезисом образования поверхности, на которую выходят зерна, произвольно ориентированные в поликристаллическом агрегате, каким является металл, причем сами зерна могут отличаться химическим составом, размерами, формой и расположением в них кристаллов. Кристаллы, в свою очередь, имеют неодинаковые свойства в различных направлениях внутри и на поверхности, которые к тому же нарушаются различными дефектами в кристаллической решетке. [c.34]

Донор — это структурный дефект в кристаллической решетке полупроводника, способный отдавать электроны в зону проводимости или другим примесным центрам. Доноры, отдавая электроны, не участвующие в образовании химической связи, в зону проводимости, увеличивают концентрацию свободных электронов и уменьшают концентрацию дырок.В полупроводнике, содержащем донорные примеси, электрический ток переносится преимущественно электронами (электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными), обусловливая примесную электронную проводимость. Такой полупроводник называется полупроводником я-типа. [c.117]

В первом приближении число таких дефектов, вызванных смещениями атомов в кристаллической решетке, пропорционально анергии, переданной веществу нейтронами при их замедлении. Действительно, при малых энергиях атомов отдачи их столкновения с другими атомами являются в основном упругими. Однако с ростом их энергии увеличивается вероятность неупругих столкновений, при которых энергия может передаваться в форме электронного возбуждения или ионизации. Таким образом, часть энергии расходуется не на повреждение кристаллической решетки. Кроме того, отклонение энергетической зависимости радиационной эффективности нейтронов от линейного закона обусловлено колебаниями энергетической зависимости сечений рассеяния, наличием анизотропии рассеяния и неупругого рассеяния нейтронов. Результирующая относительная энергетическая зависимость радиационной эффективности нейтронов 2д( ) в образовании элементарных дефектов для энергий Е> >0,1 Мэе приведена на рис. 9.19, кривая 1 (при нормировке [c.70]

Строение и дефекты твердых тел. Кристаллическая решетка — это присущее кристаллическому состоянию вещества регулярное расположение частиц (атомов, ионов, молекул), характеризующееся периодической повторяемостью, в трех измерениях. Полное описание кристаллической решетки дается пространственной группой, параметрами элементарной ячейки, координатами атомов в ячейке. В этом смысле понятие кристаллической решетки эквивалентно понятию атомарной структуры кристалла. Русский ученый Е. С. Федоров почти на 40 лет раньше, чем были найдены методы рентгеноструктурного анализа, рассчитал возможные расположения частиц в кристаллических решетках различных веществ. Он подразделил кристаллы на 32 класса симметрии, объединяющих 230 возможных пространственных групп. Кристаллы могут различаться по двойному лучепреломлению, по пьезо- и пироэлектрическим свойствам, образованию адсорбционных центров, работе выхода электронов и т. п. [c.11]

Поскольку концентрация и время жизни носителей тока в данном полупроводниковом приборе специально контролируются в процессе его изготовления, то эти характеристики предопределяют конкретную область применения прибора. Отклонения от заданных условий работы приводят к изменениям рабочих характеристик прибора, а они в свою очередь могут повлиять на работу всей цепи, в которую он входит. Иначе говоря, электрические свойства полупроводников зависят от типа и количества нарушений в кристаллической решетке. Поэтому не удивительно, что высокоэнергетические частицы, вызывая образование структурных дефектов и ионизацию атомов при прохождении через кристаллическую решетку, резко изменяют электрические свойства полупроводников. Ниже мы будем рассматривать как дефекты любые отклонения от нормальной кристаллической решетки и, в частности, инородные атомы, вакантные места в решетке (вакансии), промежуточные атомы (междоузлия), электроны и дырки в количествах, превышающих их равновесные концентрации, и т. д. Эти нарушения кристаллической решетки можно рассматривать как точечные, а нарушения другого типа — дислокации — как линейные дефекты. [c.278]

Образование значительного числа комплексных дефектов происходит только при наличии некоторой устойчивой концентрации простых дефектов. При низкой температуре, когда концентрация точечных дефектов достаточно высока, возможен качественный переход этих дефектов в более сложные образования. При этом кристаллическая решетка постепенно переходит 1в аморфное состояние. Облучение материалов при высокой температуре может приводить к упорядочению крупных дефектных образований, повторяющих основную решетку, но с большим периодом [179]. [c.91]

Было установлено, что структурные несовершенства, вызванные облучением, оказывают сильное влияние на скорость окисления, причем наиболее интенсивно реакция протекает вблизи пор и по границам зерен. Образование межузельных атомов в кристаллической решетке, как полагают в работах [127, 216], способствует реакции окисления, однако единая то ка зрения на это отсутствует. Противоречивость литературных данных не позволяет представить весь процесс взаимодействия графита с газовым потоком в целом и тем более судить о реакции окисления графита в нейтронном поле. На каталитическое действие структурных дефектов, вызванных облучением нейтронами и способствующих окислению, указано в работе [200]. В предварительно облученном реакторном графите скорость окисления возрастает в шесть раз по сравнению с необлученным материалом. [c.208]

Таким образом, пластическая деформация мартенсита может приводить к устранению упорядоченного расположения атомов углерода в кристаллической решетке а-железа и, следовательно, к потере тетрагональности, к переходу атомов углерода на дефекты, что также вызывает потерю тетрагональности и распад мартенсита с образованием карбидной фазы. [c.277]

Последним этапом в технологии производства керамики является обжиг, закрепляющий форму и придающий изделию плотно спекшийся прочный камнеподобный черепок. Для получения такого спекшегося черепка отформованные изделия необходимо обжигать при весьма высоких температурах. Для большей части чистых окислов при их достаточном предварительном диспергировании температура обжига около 1700—1750° С. Требуемая степень спекания достигается не только доведением обжига до необходимой температуры, но и продолжительностью выдержки при ней. С одной стороны, добавки, введенные в небольших количествах (0,5 Н- 1,0%). образующие с основным веществом твердые растворы внедрения и вызывающие при этом образования дефектов в строении кристаллической решетки, дают возможность существенно снизить температуру обжига. Например, введение в глинозем 0,5% двуокиси титана или марганца снижает температуру обжига до 1500—1550° С. С другой стороны, недостаточно тонкое измельчение, особенно при повышенных температурах предварительного обжига, требует и повышения температуры обжига изделий. Изделия из двуокиси тория необходимо обжигать при наиболее высоких температурах — около 1800-1900° С. [c.270]

В этом параграфе будут рассмотрены различные стороны процесса образования скрытого изображения при комнатной температуре. Мы принимаем, что в кристаллической решетке одновременно присутствуют междуузельные ионы серебра, вакантные галоидные и вакантные серебряные узлы, причем равновесная концентрация вакантных галоидных узлов значительно меньше, чем концентрация двух других дефектов. Этот материал будет изложен в виде ряда положений. [c.125]

Возрастание коэффициента диффузии в деформированном металле целиком связано с образованием и развитием дефектов структуры — искажений в кристаллической решетке и микротрещин. [c.6]

Сравнительно высокие значения Он и низкое положение Гхл после деформационного старения термически упрочненной стали можно объяснить более дисперсным и равномерным структурным фоном такой стали, что обеспечивает высокий запас вязкости. При термическом упрочнении можно ожидать повышения плотности дефектов строения кристаллической решетки [109, с. 32 221, с. 43]. Увеличение концентрации вакансий может приводить к образованию комплексов вакансия — внедренный атом [59] и тем самым уменьшать количество атомов внедрения, взаимодействующих с дислокациями. В направлении уменьшения количества примесных атомов, приходящихся на единичную дислокацию, должна влиять повышенная плотность дислокаций в термически упрочненном состоянии, а также после наложения деформации [109, с. 32 221, с. 43]. Это согласуется с менее резкой температурной зависимостью предела текучести после тер- [c.111]

Кроме образования из вакансий, дислокаци возникают также при образовании кристаллов и в процессе пластической деформации. Эти дефекты в кристаллической решетке приводят к резкому ухудшению свойств металлов, особенно механических, в результате чего об- [c.12]

На основании этих результатов можно придти к заключению, что процесс электрического старения рутила и рутиловой керамики действительно заключается в образовании донорных дефектов в кристаллической решетке двуокиси титана. До старения решетка Т1О2 имеет акцепторные дефекты, обусловливающие электропроводность р-типа. На первом этапе старения происходит компенсация [84] акцепторов образующимися в процессе старения донорами. Вследствие этого электропроводность образцов иногда значительно снижается с течением времени. В начале второго этапа взаимоком-пенсация акцепторов и доноров, очевидно, завершается, однако концентрация доноров продолжает увеличиваться и электропроводность растет. Через некоторое время устанавливается соответствующая данным 0 и равновесная (стационарная) концентрация донорных дефектов. В результате электропроводность перестает изменяться, т. е. наступает третий этап старения. [c.136]

Т10г представляет собой полупроводник с очень большим сопротивлением при нормальной температуре, если он химически чистый и имеет стехиометрический состав. Однако удаление атомов кислорода приводит к возникновению дефектов в кристаллической решетке таких, как образование вакансий кислорода или внедрение атомов Ti, которые являются донорами электронов 15—16]. С увеличением недостатка кислорода все больше электронов может участвовать в процессе электропроводности, и сопротивление материала уменьшается. Этот эффект повышается с температурой и зависимость сопротивления от ро выражается формулой [c.36]

Другим примером пространственных диссипативных структур является так называемая решетка вакансионных пар, экспериментально обнаруженная Дж. Эвансом в 1970 г. при исследовании микроструктуры молибдена, облученного ионами азота. Известно,, что облучение металла быстрыми частицами (нейтронами, ионами) приводит к образованию в кристаллической решетке точечных дефектов — вакансий и межузельных атомов. При повышении температуры эти вакансии, двигаясь в кристалле, образуют сложные кластеры дефектов в виде сферических вакансионных пор и плоских дислокационных петель. Обычно такие кластеры образуют пространственно однородную систему. Однако при определенных условиях облучения вакансионные поры располагаются упорядоченно в виде правильных сверхрешеток , тип которых совпадает с типом кристаллической решетки металла и имеющих период, в сотни раз превыщающий период этой рещетки. Образование таких упорядоченных структур вакансионных пор вызвано нелинейным динамическим взаимодействием точечных дефектов с мелкими вакансионными кластерами и диффузионным взаимодействием между порами. [c.34]

В первом случае атом ве-Вакансия щества внедряется в меж-У У, доузлие и искажает кристаллическую решетку в некоторой окрестности внедренного атома. Во втором случае один из атомов вещества удален из кристаллической решетки, что тоже приводит к ее искажению. Так как атомы в кристаллических решетках не неподвижны, а постоянно совершают колебательное движение около некоторого равновесного состояния, то в этом движении они обладают некоторой энергией движения и импульсом. Распределение этих энергий и импульсов между атомами кристалла носит статистический (вероятностный) характер, поэтому на некоторые атомы приходится их достаточно большой уровень, который обеспечивает отрыв атома и образование вакансии. Это, в свою очередь, приводит к появлению в другом месте атома внедрения. В любом кристалле такого рода точечные дефекты постоянно зарождаются и исчезают в силу теплового движения (флуктуации) концентрация их определяется формулой Больцмана [c.132]

Представляет интерес механизм образования и роста мик-ропор. Если углеграфитовый теплозащитный материал представляет собой кристаллическое твердое тело, то микропору можно считать объемным дефектом кристаллической решетки [40]. Объемными дефектами кристаллической решетки называют области, в которых нарушено правильное расположение или порядок расположения атомов в кристаллической решетке. [c.257]

Локальные давления в кристаллической решетке возникают также в окрестности точечных дефектов — вакансий и примесных атомов. Связанная с вакансиями избыточная энергия решетки не превосходит 1 эВ на одну вакансию, т. е. почти на порядок меньше, чем для единичной Дислокации. Хотя суммарная энергия кристалла, связанная с вакансиями, может достигать существенной величины, эффект их влияния на растворение ничтожно мал. Действительно, подстановка этого значения энергии моновакансии в уравнения, аналогичные (111), дает совершенно ничтожную величину эффекта, а образование дивакансий, тривакан-сий и т. д. ничего не меняет, поскольку в отличие от плоских скоплений дислокаций энергия каждой кооперированной вакансии меньше, чем изолированной. Во всяком случае эффект не может превосходить величины, соответствующей равномерно распределенным в объеме дислокациям. [c.114]

К первой группе относят методы н средства для определения структуры веществ, т. е. характера расположения атомов в кристаллической решетке, установление типа элементарной ячейки, что позволяет описать структуру вещества с точки зрения физики и кристаллохимии. Особую группу составляют методы исследования различного рода дефектов кристаллического строения вещества — вакансий, дислокаций, дефектов упаковки атомов, двойников и субструктурных образований, микропорпстости и ряда других. [c.493]

Замещение собственного атома в кристаллической решетке на чужеродный, как и образование вакансии, создает барьеры ближнего действия. Однако легирование вызывает ряд косвенных эффектов может изменяться межатомное взаимодействие как по величине, так и по характеру, что изменяет сопротивление кристаллической решетки движению дислокаций. Легирование титана железом увеличивает, по-видршому, долю ковалентных связей в р-титаие, а легирование оловом — как в а-, так и 3-титане (такие эффекты наблюдаются при введении значительных количеств легирующего элемента). Введение чужеродных атомов изменяет время релаксации вакансий и, следовательно, избыточную концентрацию вакансий. Легирование, поскольку при этом меняется энергия дефектов упаковки, может увеличивать плотность дислокаций и изменять их свойства. При легировании могут возникать малоугловые границы, меняются константы упругости и диффузии и, наконец, условия фазовых превращений. Это непосредственно или косвенно может оказать влияние на прочность твердого раствора. При его образовании более вероятным становится скольжение по негкольким плоскостям, т. е. грубое скольжение (множественное) вместо тонкого (единичного), что приводит к увеличению то,2. Как правило, легирование приводит к увеличению сопротивления пластической деформации. Однако известны случаи обратного влияния, например введение хрома в определенных условиях уменьшает предел прочности железа [270, 271], что, возможно, связано с изменением энергии дефектов упаковки [15]. [c.297]

Точечные дефекты, или несовершенства, размер которых мал во всех трех измерениях. К ним относятся вакансии (фиг. 8, а) — свободные узлы в атомно-кристаллической решетке — и промежуточные атом ы, смещенные в межуз-лия, или смещения (фиг. 8, а), а также атомы примесей, которые могут или замещать атомы металла в решетке, или быть внедренными в ее межузлия. Вакансии, промежуточные атомы и атомы примесей искажают атомно-кристаллическую решетку основного металла. При повышении температуры и увеличении амплитуды колебаний атомов в кристаллической решетке имеется вероятность выхода некоторых атомов из узлов решетки с образованием [c.20]

Во втором случае схема микродефектообразования выглядит пример-) следующим образом избыточные ВУ скопление ВУ дисперс->ie выделения В . Так как при наличии в кристаллах избыточных ато-эв элемента V группы в кристаллической решетке соединения наряду атомами в соизмеримых концентрациях присутствуют вакансии в )дрешетке элемента III группы, то и в данном случае в процессе рас-ща возможно образование вакансионных микропор, а также соответ-в>тощих антиструктурных дефектов. [c.57]

Значительное влияние на кинетику 7< е-превращения оказывает фазовый наклеп, возникающий при повторяющихся переходах еч= 7- Образование е-мартенсита путем генерирования дефектов упаковки в кристаллической решетке 7-фазы подтверждается многочисленными работами по влиянию наклепа на кинетику гье-превращения [62— 66]. Впервые это явление было обнаружено в сплаве Г20 [63]. Оптимальной температурой стабилизирующего нагрева при фазовых переходах оказалась температура 400°С. Первые два — три цикла (400 196 °С) активизируют обра- [c.37]

Как правило, толщина легируемого слоя намного меньше толщины образца, и с хорошей степенью точности можно считать применимой схему плосконапряженного состояния поверхности. Имплантированный ион раздвигает соседние атомы появление радиационных дефектов (вакансий, между-узельных атомов) в большинстве металлов также приводит к напряжениям сжатия. Эпюра напряжений при небольших дозах легирования практически повторяет распределение легирующей примеси, однако рост напряжений ограничен пределом прочности материала. При увеличении дозы выше критической происходит сброс напряжений за счет пластического течения или хрупкого разрушения. Эпюра остаточных напряжений приобретает платообразный вид с постепенным выходом максимума на поверхность. С точностью до масштабного множителя эпюра напоминает распределение примеси при высоком уровне легирования, когда становятся существенными процессы распыления. Согласно оценкам для модели твердых сфер, внедряемых в сплошную среду [126], пластическое течение в ионно-имплантированном слое при легировании чистых металлов собственными ионами начинается при дозах порядка Ю —10 ион/см , т. е. при концентрации легирующей примеси, не превышающей десятых долей процента. Реальная картина значительно сложнее и требует учета возникающих при торможении ионов дефектов строения, места расположения внедренных ионов в кристаллической решетке, анизотропии констант упругости. Многочисленные экспериментальные данные по легированию сталей ионами азота указывают на начало роста твердости стали при дозе порядка 10ион/см . При этом концентрация примесных атомов слишком мала для образования вы сокопрочных выделений [c.90]

Образование дефектов в металле связано с подвижностью его атомов, которые интенсивно колеблются с частотой порядка 10 колебаний в секунду около узлов кристаллической решетки. Атомы могут оставлять положения равновесия и перемещаться внутри кристаллической )ешетки, а иногда и покидать ее. Взаимодействуя друг с другом, атомы обмениваются кинетической энергией отдают ее соседним атомам или же получают ее от них. В результате уровень кинетической энергии у разных атомов может оказаться неодинаковым и некоторые из них, обладающие повышенной кинетической энергией, начинают диффундировать перемещаться в м ежузлие кристаллической решетки или покидать ее. Вышедший из равновесия атом принято называть дислоцированным, а оставшееся пустое место в узле решетки — вакансией. [c.6]

Максимум активности АЭ в зоне зуба и площадки текучести объясняется массовым образованием и перемещением дефектов (дислокаций) кристаллической решетки при переходе к пластической деформации и накоплении необратимых изменений структуры. Затем активность снижается из-за того, что движение вновь образующихся дислокаций ограничивается уже существующими. При повторном нахружении проявляется эффект необратимости , называемый эффектом Кайзера. Он заключается в том, что при повторном нагружении через малый промежуток времени на фиксированном уровне чувствительности аппаратуры АЭ не регистрируется до тех пор, пока не будет превышен достигнутый перед этим уровень нафузки. На самом деле сигналы АЭ возникают е самого начала нагружения, но их величина настолько мала, что находится ниже уровня чувствительности аппаратуры. Вместе с тем при повторном нагружении спустя длительное время АЭ регистрируется на уровне нагрузки, меньшем, чем предварительно достигнутый. Этот эффект, называемый эф е/с-том Феличиты, объясняется обратным движением дислокаций при снятии нагрузки. [c.165]

Предложенный автором детализированный механизм образования скрытого фотографического изображения в его первоначальной форме основывался на существовании подвижных вакантных галоидных узлов в кристаллической решетке. Результаты опытов Тубандта по определению чисел переноса могут быть поняты только при условии неподвижности вакантных галоидных узлов. Поэтому для объяснения подвижности этих узлов, принимаемой в нашей теории, следует предположить, что вакантные бромные узлы соединяются с вакантными серебряными узлами, образуя парные вакантные узлы ), диффундирующие вследствие теплового движения [15] (см. также [16]). Диффузия таких дефектов не участвует в переносе электрического тока. Даже в том случае, если равновесная концентрация парных вакантных узлов мала при всех температурах (что представляется правиль- [c.116]

Для объяснения механизма микрополироваяия предположили, что катионы или анионы перемещаются через статистически распределенные поры твердого слоя, так что удаление атомов металла происходит независимо от их расположения в кристаллической решетке. Однако в настоящее время известно, что образование зародышей кристаллов окисла происходит преимущественно на определенных уровнях решетки и особенно в местах дефектов. Отсюда всегда имеется возможность выборочного (и не статистически распределенного) удаления, которое следует приписать физически.м неоднородностям в суб.микроскопической зоне поверхности. [c.248]

Тонкое измельчение глинозема имеет особое значение при ре-кристаллизационном спекании. С увеличением тонкости помола возрастает суммарная поверхность зерен, на которой имеются не завершенные узлы кристаллической решетки. Завершение кристаллизации по этим узлам при последующем нагревании создает условия для рекристаллизационного спекания. При средней величине зерен порядка 10 мк, как указывалось, поверхностная энергия недостаточна для завершения рекристаллизационного спекания. В этом случае спекание может быть достигнуто за счет дефектов строения кристаллической решетки корунда, например при образовании твердых растворов с добавками Т10г и МпОг. [c.239]

Современные теории водородной хрупкости базируются в основном на адсорбционном механизме с учетом способности водорода концентрпроваться в местах максимальных трехосных напряжений [48, 104]. При адсорбции атомарного водорода на поверхности линий сдвига, микропустот и т. п. уменьшается свободная поверхностная энергия (эффект Ребпндера) и, как следствие, понижается хрупкая прочность стали [61, 62]. С образованием микротрещины ее поверхность первое время свободна от адсорбированного водорода, так что развитие дефекта не происходит. При скорости адсорбции, превышающей скорость деформации, водород, растворенный в кристаллической решетке, адсорбируется на поверхности трещины II понижает сопротивление разрушению непосредственно в се острие. В результате происходит развитие трс1цины на определенную глубину с дальнейшим временным прекращением ее роста до тех пор, пока концентрация адсорбированного водорода вновь ие достигнет соответствующего критического уровня. Таким образом происходит скачкообразное развитие трещины, заканчивающееся ее лавинообразным распространением. [c.66]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...