Атом-вакансионные состояния в кристаллах

Получить атом-вакансионные состояния в кристаллах можно различными путями легированием элементами, вызывающими кристалле сильные статические смещения приложением к кристаллу неоднородных полей (механических, тепловых, электрических) с большими градиентами облучением кристалла высокоэнергетическими пучками частиц. [c.8]

АТОМ-ВАКАНСИОННЫЕ СОСТОЯНИЯ В КРИСТАЛЛАХ [c.10]

Аналогия атом-вакансионных состояний в кристаллах с лазером составляет основу многих практически важных явлений, связанных с поведением кристаллов во внешних полях. [c.20]

Характер деформации кристаллической решет-ки. Традиционное представление о трансляционном характере пластического течения кристалла вытекает из его трансляционной симметрии. Поэтому все теории пластичности основывались лишь на рассмотрении трансляционного перемещения дислокаций по определенным системам скольжения. Возникновение в деформируемом кристалле атом-вакансионных состояний в зонах стесненной деформации й на границах раздела субструктурных элементов в принципе позволяет осуществляться не только трансляционным, но и поворотным модам деформации. Полевая теория этого вопроса рассмотрена в [71], где показано, что вихревой характер пластического течения в решетке со смещениями равноправен наряду с трансляционным скольжением в определенных кристаллографических [c.23]

Видимо, принципиально не важно, каким путем накачивать кристалл энергию в виде атом-вакансионных состояний. Это [c.19]

Теория В.Е. Панина сильно-возбужденного состояния кристалла в критических точках, определяющего возникновение атом-вакансионного состояния и зарождение метастабильных фаз, наделенных кодом развития, заключенного в электронном спектре кристалла. Кроме того, теория В.Е. Панина объясняет проявление универсальных свойств среды в точках равновесных и неравновесных фазовых переходов. Универсальность заключается в том, что состояние среды в этих точках может быть описано ограниченным числом термодинамических констант, взаимосвязанных между собой. [c.199]

Впервые такие представления развиты в работе [1]. Авторы обосновали положение, что в условиях сильного возбуждения за исходное нужно брать состояние, характеризуемое максимумом неравновесного термодинамического потенциала, для которого функция распределения атомов в пространстве качественно отличается от таковой для идеального кристалла. Наряду со структурными состояниями исходного кристалла в условиях сильного возбуждения в пространстве междоузлий появляются новые разрешенные структурные состояния, вакантные либо занятые сильно возбужденными атомами. В кристалле возникают новые степени свободы. Сильно возбужденный кристалл становится, по существу, суперпозицией нескольких структур, и число разрешенных структурных состояний в системе значительно превышает число атомов. Такие состояния в кристалле названы атом-вакансионными. Они объясняют нелинейный характер поведения сильно возбужденного кристалла, аномально большие скорости массопереноса в нем (атомы в данных условиях могут двигаться через междоузлия), гидродинамический [c.5]

На рис. 1.1, (5 показан основной вакансионный механизм диффузии в замещенном состоянии, когда атом растворенного вещества перемещается из одного узла решетки, в котором он замещает атом растворителя, в ближайший соседний узел. Этот механизм представляет собой диффузию по точечным дефектам в том смысле, что для его реализации необходимо наличие вакансии, т. е. вакантного места в решетке, по соседству с диффундирующим атомом. Таким образом, диффузия происходит путем взаимного обмена местоположениями между дефектом решетки и диффундирующим атомом. В условиях теплового равновесия даже в наилучших из выращиваемых кристаллов имеются равновесные почечные дефекты - вакансии или междоузельные атомы либо те и другие одновременно. [c.12]

Только рассмотрение решетки с кооперативными смещениями позволило ввести понятие об атом-вакансионных состояниях, в условиях которых дислокация рождается как солитонное решение нелинейного волнового уравнения. Была вскрыта общая природа возникновения любых- деформационных дефектов точечных, дислокаций, протяженных дефектных фаз (типа клубков дислокаций). Все они возникают в областях неравновесных атом-вакансионных состояний. Тип дефекта определяется характером решения нелинейного волнового уравнения, описывающего решетку с кооперативными смещениями. В зависимости от степени и условий деформаций можно полу хить любые деформационные дефекты, которые могут взаимно превращаться. С другой стороны, движение любых деформационных дефектов может осуществлять произвольную пластическую деформацию, поэтому в теории пластического течения кристаллов необходимо рассматривать движение дефектов всех типов, включая планарные и протяженные дефектные фазы. [c.23]

Упругая деформациЯ кристалла характеризуется быстрым возрастанием энергии системы. Неоднородность нанрян енного состояния и появление в кристалле концентраторов напрягкепий обусловливают возникновение в локальных областях атом-вакансионных состояний, в которых дислокации зарождаются как солитониое решение нелинейного уравнения (гл. 1). Однако движение плоского скопления дислокаций в поле концентратора напряжений пе дает заметной диссипации упругой энергии 81], оно только перераспределяет поле концентратора напряжений в кристалле, существенно не снижая обш,ую энергию нагруженного кристалла. [c.88]

Однако в нем можно создать состояния, подобные таковым в дкости, если специальным воздействием вызвать в кристалле ьные статические смещения атомов из узлов решетки. При опре-енном уровне таких смещений кристалл переходит в двухфазное тояние в нем возникают области с высокой концентрацией дефек-структуры, чередующиеся с областями малоискажеиной кристал-[еской фазы и находящиеся с ними в динамическом равновесии, (ое двухфазное равповесиё термодинамически выгоднее, чем од-)одно искаженный кристалл. Дефектная фаза характеризуется [инейными эффектами и низкой энергией образования дефектов, ше состояния в кристаллах являются атом-вакансионными и [c.7]

На поверхности кристалла также возможно образование атом-вакансиопных состояний, так как поверхностный слой характеризуется сильными статическими смещениями и сопряжен с кристаллической подложкой. Поэтому многие проблемы поверхности целесообразно рассматривать в рамках представлений об атом-вакан-сионных состояниях. Данное обстоятельство в основном определяет аномально высокую активность ультрадисперсных систем, природу каталитической активности, аморфизацию Новерхности при ионной имплантации и др. Области атом-вакансионных состояний — основ-, ной исхочник дислокаций и точечных дефектов в деформируемых кристаллах. Возникновение таких областей в нагруженном кристалле обусловливает поворотные моды деформации, микродеформацию ниже предела текучести, ползучесть и хрупкое разрушение конструкционных материалов в условиях нейтронного облучения, Bejx-пластичность материалов в определенных условиях нагружения, усталостное разрушение при циклическом его характере. [c.8]

Если зарождение атом-вакансионных состояний гомогенно и существует накачка через поверхность, то конденсация атом-вакансионной фазы начнется вблизи поверхности после преодоления порога. Последующее нарастание возбуждения увеличивает число атом-вакансионных нар и область атом-вакансионных состояний во -вдем объеме кристалла. В случае гетерогенного зарождения существует критический размер зародыша для образования атом-вакансионных фаз. При этом их образование будет определяться объемом V, общей концентрацией N областей атом-вакансионных состояний во всем объеме кристалла, их поверхностной энергией и мощностью накачки "f. [c.12]

Эти случаи характерны для металлических кристаллов. Локаль-ые области атом-вакансионных состояний являются, таким обра-)м, основными источниками дислокаций в деформируемой решет-3. Все другие модели источников дислокаций (например, источник ранка — Рида) не универсальны, реализуются лишь в отдельных 1учаях. . [c.14]

Для решения проблемы атом-вакансионпых состояний на но-верхности важны два аспекта. Во-первых, поверхность находится в равновесном состоянии, хотя и обладает повышенной энергией. Во-вторых, идеальная поверхность имеет упорядоченную структуру. Таким образом, налицо полная аналогия с объемным случаем. Поэтому в принципе возможна реализация атом-вакансионных состояний на поверхности кристаллов. Для этого необходимо воздействие локальных возмущений аналогично случаю с объемом. В локальной области дальний порядок нарушается, резко возрастает концентрация дефектов, в результате может возникать атом-вакансионное состояние. Наличие дефектов поверхности с самого начала снижает симметрию и облегчает образование атом-вакансионных состояний. Величина внешнего воздействия зависит, естественно, от энергетического состояния поверхности. Ясно лишь, что пороговое значение закаченной энергии должно быть меньше, чем в объеме кристалла, примерно на величину поверхностной энергии. В ультрадисперсных системах образование атом-вакансионных состояний еще более вероятно вследствие большей роли поверхностного слоя. [c.15]

Развиваемые в настоящей работе представления позволяют считать что в основе не.обычного поведения материалов в условиях высоких давлений и сдвиговой деформации лежит возникновение в сильно искаженных кристаллах атом-вакансионных состояний. При воздействии на кристалл сверхвысоких давлений в сочетании со сдвиговой деформацией энергия искаженного кристалла приближается к максимуму на рис. 1, кристалл, должен переходить в состояние атом-вакаисионной плазмы с последующим ее распадом на кристаллическую и аморфную фазы. Последняя, будучи м етаста-бильной, испытывает в ходе сдвиговой деформации динамический возврат в кристаллическое состояние. Другими словами, в рассматриваемых условиях кристалл находится в критическом состоянии -И испытывает дисторсиопный структурный фазовый переход. Это определяет квазивязкое течение твердого тела подобно жидкости. [c.18]

В реальных условиях существует много способов создания кристаллах атом-вакансионных состояний путе№ приложения кристаллу полей механических воздействий. Однако суть их во ех случаях одна в кристалл закачивают избыточную энергию, кумулирующуюся в виде возбужденных атом-вакансионных )стояний. В дальнейшем она высвобождается в виде потоков де-ектов, которые могут быть стационарными в условиях давление июс сдвиг или импульсными при локальном давлении. Ситуация олностью эквивалентна лазеру с непрерывной ияи импульсной акачкой энергии, только вместо излучения световой энергии лазере возбужденные области кристалла являются источниками этоков непрерывных или импульсных дефектов. [c.19]

Как отмечалось выше, существует несколько способов достижения в кристаллах атом-вакансионных состояний. Использование каждого из них в отдельности требует экстремальных параметров внешнего воздействия на кристалл. Однако их, видимо, можно существенно снизить, если использовать сочетание различных способов воздействия на кристалл. Например, вместо приложения сверхвысоких давлений к кристаллу со сдвигоустойчивой решеткой целесообразно путем его легирования малорастворимыми элементами снизить сдвиговую устойчивость кристалла, после чего атом-вакансионные состояния можно, очевидно, ползгчитъ и в условиях обычных деформирующих напряжений. Подробно этот вопрос исследован в [172, 170, 169]. [c.20]

Усталостное разрушение металлов в условиях знакопеременного нагружения, для которого характерна сильная локализация деформации, также связано с возникновением в металле атом-ва-кансионных состояний. Несмотря на малую степень макродеформации материала при его знакопеременном нагружении, в зонах локализации деформации концентрируется чрезвычайно высокая плотность дефектов [80]. Об особом состоянии материала в этих зонах свидетельствуют характерные для него эффекты экструзии— интрузии, не свойственные обычному сдвигоустойчивому кристаллу. Протекание локальной йкструзии материала на поверхность обусловливает возникновение несплошностей внутри образца и последующее развитие разрушения [73]. Сам эффект локальной экструзии материала в основе имеет возникновение в зонах локализации деформации атом-вакансионных состоянии. Более подробно механизм усталостного разрушения в свете развиваемых представлений рассмотрен в [73]. [c.25]

В результате учета наличия в сеченИи образца слабодеформированных зерен большие эффекты экструзии — интрузии (ЭИ) наблюдаются в приграничных зонах активных зерен и в полосах усталости, т. е. в областях сильной локализации деформации (рис. 2.12). Подробное изучение структуры зон ЭИ методом растровой электронной микроскопии показало, что материал в них расслаивается на ламели, которые квазивязко смещаются относительно друг друга. Аномально высокая дефектность этих областей и характер их структуры позволяют наряду с известными предложить гипотезу о механизме ЭИ, основанную на представлении о сильновозбужденных состояниях в кристаллах [1, 2]. Согласно [1] кристалл в случае сильных искажений решетки может перейти в двухфазное состояние. В нем возникают области с аномально высокой концентрацией дефектов структуры — атом-вакансионные состояния, которые чередуются с областями малоискаженной кристаллической фазы. Наличие этих состояний обусловливает вязкое течение, расслоение кристалла и пр. О том, что материал в областях, охваченных экструзией, находится в сильно-возбужденном состоянии, свидетельствует рис. 2.13, полученный методом реплик. [c.54]

Принципиальная возможность возникновения таких структур в кристаллах связана с формированием при деформации сдвигонеустойчивых дефектных фаз, что предпочтительнее стохастического распределения деформационных дефектов [172]. Эти фазы, образующие границы ячеек диссипативной структуры, неравновесны. В ходе деформации они перемещаются, разрушаются, вновь образуются, находясь в динамическом равновесии с деформируемым кристаллом. -В книге проанализированы указанные состояния, называемые атом-вакансионными, и условия их возникновения. Рассчитаны поворотные моменты в деформируемом твердом теле, обусловленные невыполнимостью схемы Тейлора. Поскольку такие моменты могут быть значительными, это должно вызывать вихревой характер макропластического течения твердых тел, обусловленного движением структурных элементов деформации. - [c.4]

Наличие дэух равновесных состояний (например, кристалл аморфная фаза) приводит к тому, что в зависимости от типа эисталлйческой структуры, ее сдвиговой устойчивости, характера условий деформации области неравновесных атом-вакансионных эстояний могут релаксировать тремя путями [c.14]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...