Ямки травления и дислокации

Исследование германия, в котором дислокации выявлялись по ямкам травления и обнаружили закономерное расположение, позволило установить, что расстояние между дислокациями составляет около 1 мкм. Такая же величина была получена при [c.73]

Рис. 11.7. Ямки травления и декорированные диполи дислокаций в германии

МЕТОД ЯМОК ТРАВЛЕНИЯ. Этот метод основан на том. что при воздействии специально подобранного травителя на полированную поверхность шлифа в местах выхода дислокаций на эту поверхность появляются ямки травления. Их появление в. местах выхода дислокаций обусловлено тем, что в ядре дислокации свободная энергия повышена и растворение идет быстрее, чем вдали от дислокации. Ядро дислокации действует как центр растворения. Под микроскопом ямка травления становится видна тогда, когда [c.101]

Известно, что рост кристаллов тесно связан с винтовыми Дис локациями. Однако, как показали исследования кинетики испарения кристалла путем удаления спиральных слоев, высота которых соответствовала вектору Бюргерса порядка 2-10" см [37], можно пренебречь влиянием со стороны энергии деформации решетки в точке выхода на поверхность винтовой дислокации на скорость испарения. Авторы исследования [37] считают, что расстояние между ступенями, порожденными винтовой дислокацией, быстро растет, достигая такой же величины, как и в случае, когда единственным источником моноатомных ступеней является край кристалла. Поэтому на таких дислокациях ямки травления не образуются. [c.46]

Эти три фактора должны быть взаимно согласованы и соответствовать увеличению, при котором затем исследуется структура. Слишком сильное травление может привести к избирательной местной коррозии, которая протекает с образованием геометрических фигур (ямок травления). Подобного рода ямки травления иногда получают преднамеренно для того, чтобы определить ориентацию кристаллов по отношению к окружающим их областям или чтобы судить о расположении или числе дефектов строения (главным образом дислокаций) кристаллитов. [c.25]

Отдельные члены представляют скорости релаксации для рассеяния за счет Н-процессов, на границах, на дислокациях (небольшой член, который давал только некоторое улучшение согласия и мог быть связан с ямками травления), на изотопах (рэлеевское знз чение) и за счет и-процессов. Выраженная через частоту скорость релаксации для М-процессов равна 2,7-10- °о)ГЗ с-. [c.127]

Однако Блок и Джонсон [148] утверждают, что после деформирования в кристаллах не существует какого-либо градиента плотности дислокаций вблизи поверхности и испытываемый образец деформируется однородно по всему сечению. Они пришли к такому выводу после непосредственного измерения плотности дислокаций по ямкам травления в образцах моно-кристаллической Си, деформированных до 0,2 1,0 2,5%. При продвижении от начальной поверхности в глубину кристалла Си на расстояние больше 500 мкм не было обнаружено изменения в плотности дислокаций. К такому же мнению пришел Сван [141]. Он провел электронно-микроскопические исследования, которые показали, что расположение и плотность дислокаций в приповерхностном слое и во внутренних объемах меди после деформации не отличаются. [c.20]

Другим аргументом в пользу принадлежности фигур травления на рис. 120 к дислокациям являются данные, представленные на рис. 122. При этом тщательно полированная поверхность (111) Ge нагружалась притупленной кварцевой иглой (рис. 122, область А) и локально шлифовалась порошком М3 (рис. 122, область В). Затем следовал низкотемпературный отжиг при 500 С в течение 4 ч. После охлаждения нарушенный слой удалялся химическим способом и наблюдалась структура в более глубоких слоях. Как видно из рис. 122, выявленные при этом дислокационные ямки травления по характеру травления полностью идентичны внешнему виду ямок травления на рис. 120, 121. Кроме того, вследствие проведенного отжига при 500° С начинает проявляться тенденция к перестройке структуры вдоль <110>. [c.194]

Подтверждением того, что указанные ямки травления имеют дислокационную природу, являются следующие факты. Во-первых, такие фигуры травления в большинстве случаев объединяются в группы, расположенные по направлениям < 110>. Во-вторых, глубина распространения их от поверхности скола, выявленная методами чередующейся полировки и селективного травления, достигает в ряде случаев 5 мкм. Кроме того, картина расположения ямок на обоих плоскостях скола абсолютно подобна. При отжиге такой структуры наблюдается исчезновение большинства ямок травления, вероятно, вследствие выхода дислокаций на свободную поверхность кристалла. [c.240]

Повышенное содержание оксидных включений вызывает смещение потенциала питтингообразования в отрицательную сторону, т. е. повышает склонность сталей к питтинговой коррозии. Повышение чистоты сплава снижает склонность к образованию питтинга. Однако даже чистейшие металлы и сплавы, взятые в виде монокристаллов, могут давать ямки травления. Это указывает на то, что в некоторых условиях отдельные несовершенства кристаллической решетки, как например, дислокации, также могут стать первопричиной возникновения питтинга. [c.98]

Полигонизацию алюминия можно наблюдать металлографически. Для этого после электрополировки образцы травят в смеси плавиковой кислоты с царской водкой субграницы выявляются при этом как цепочки фигур травления. В противоположность железу в случае алюминия субграницы выявляются тем хуже, чем чище образцы металла. На поверхности образцов очень чистого алюминия образуется лишь небольшое число крупных ямок травления, не связанных со структурой, что исключает возможность использования этого метода для наблюдения полигонизации. Такое явление, по всей видимости, связано с тем, что для образования ямки травления в алюминии необходимо одновременное присутствие дислокаций и примесей содержание примесей в очищенном зонной плавкой алюминии явно недостаточно для того, чтобы вызвать обычное избирательное травление. [c.461]

Чтобы выяснить, около всех ли дислокаций, пересекающих поверхность, появляются ямки травления, необходимо в одном и том же кристалле наблюдать дислокации травлением и еще каким-либо методом. Одним из таких методов является поляризационно-оптический. [c.449]

Для расчета свободной энтальпии образования одного вакансионного зародыша АО используем модель, приведенную на рис. 15.8. Здесь изображена схематично ямка травления атомной глубины (двухмерный вакансионный зародыш) в виде цилиндра с радиусом г и высотой/1 на идеальной поверхности кристалла и на поверхности, нарушенной винтовой дислокацией. Для обоих вакансионных зародышей необходимо подсчитать работу их образования. [c.404]

В разделе, отведенном способам выявления дислокаций в металлах и сплавах, приведены не только реактивы, методика травления, условия проведения металлографического анализа, но также специфика этого вида травления отмечена сложность обработки результатов, связанная с тем, что не все ямки травления соответствуют дислокациям и не каждая дислокация декорируется ямкой травления. [c.9]

По данным Шмидтманна и Кернера [1 ], этот реактив пригоден для травления технически чистого железа. Необходима предварительная обработка образцов, которая состоит в отжиге при высоких температурах с последующим медленным охлаждением 1000° С, охлаждение с печью) (рис. 100). Действие реактива может ыть улучшено применением в качестве растворителя вместо этилового спирта простого (диэтилового) эфира и добавкой в раствор эфирного масла. Реактив непригоден для образцов с высокой плотностью дислокаций, так как уже при кратковременном травлении выступают очень глубокие ямки травления. Самуэль и Кваррелл [2 ] рекомендуют насыщенную пикриновую кислоту. В качестве предварительной обработки должен быть предусмотрен -отпуск при температуре 960 С. [c.300]

Таким образом, область ядра дислокации растворяется чрезвычайно.бьктро, а периферийные участки значительно медленнее., Тем не менее вследствие конкуренции двух процессов растворения деформированных объемов и поверхностных ступенек ( двумерных зародышей ), имеющих ортогональные векторы скорости, травление может идти в глубину (образуются туннели ) и распространяться в ширину (возникают плоскодонные ямки травления, особенно после ухода дислокаций из данного места). Какой из процессов окажется преобладающим, зависит от соотношения. между нормальной скоростью растворения (в глубину) и тангенциальной скоростью (вдоль поверхности). Если Rj , [c.59]

Ai(x) то возникнет плоскодонная ямка травления, которая после перемещения ступени исчезнет. Наоборот, при образуется тонкий туннель вдоль дислокации. Нормальная скорость пропорциональна частоте появления двумерных зародышей [18], а тангенциальная характеризует скорость их расширения при перемещении ступеней. Отношение Rb a можно регулировать введением ингибирующих и стимулирующих примесей в раствор, избирательное действие которых аналогично действию полирующих электролитов. Примеси, находящиеся в мета л л еГ могут ок азыв ать дв оя кое действие с одной стороны, при сегрегации примесей на дислокациях уменьшается их химическая активность, так как релаксируют напряжения (поэтому старые дислокации травятся труднее), а с другой стороны, увеличивается растворение, так как вследствие изменения химического состава области выхода дислокации понижается коррозионная стойкость. [c.60]

Таким образом, область ядра дислокации растворяется чрезвычайно быстро, а периферийные участки значительно медленнее. Тем не менее вследствие конкуренции двух процессов растворения деформированных объемов и поверхностных ступенек ( двумерных зародышей ), имеющих ортогональные векторы скорости, травление может идти в глубину (образуются туннели ) и распространяться в ширину (возникают плоскодонные ямк-и травления, особенно после ухода дислокаций из данного места). Какой из процессов окажется преобладающим, зависит от соотношения между нормальной скоростью растворения Rq (в глубину) и тангенциальной скоростью Rf, (вдоль поверхности). Если С а> то возникает плоскодонная ямка травления, которая после перемещения ступени исчезает. Наоборот, при R > Rj образуется тонкий туннель вдоль дислокации. Нормальная скорость i B пропорциональна частоте появления двумерных- зародышей [20], а тангенциальная Rf, характеризует скорость их расширения при перемещении ступеней. Отношение RqIRa можно регулировать введением в раствор ингибирующих и стимулирующих примесей, избирательное действие которых аналогично действию полирующих электролитов, Примеси, находящиеся в металле, могут оказывать двоякое действие с одной стороны, при 62 [c.62]

В то время как одни двойники увеличивались в размерах, другие, достигнув предельной длины, исчезали вследствие механохимического растворения (сглаживания) деформационного микрорельефа с течением времени исчезали все линии двойников, а также и след накола. Одновременно с ростом наиболее активных линий и исчезновением менее активных вблизи накола возникали выстроенные группы движущихся петель полных дислокаций, а также ямки травления вдоль исчезнувших при растворении двойниковых линий число дислокационных петель увеличивалось одновременно с увеличением их размеров и протяженности групп в длину и ширину. [c.129]

В свежеизогнутых образцах алюминия ямки травления были многочисленны и расположены беспорядочно, а после нагрева — вдоль прямых линий, отвечающих границам субзерен. На рис. 69 показано распределение дислокаций на плоскостях скольжения после изгиба (см. рис. 70, а) и после нагрева (см. рис. 70, б, в, г) — постепенное образование дислокационных стенок в монокристалле кремнистого железа. При этом уменьшается плотность дислокаций внутри субзерен и возрастает степень разориентировки на границах субзерен (Данн). [c.187]

А)] и толстых [>200 нм (>2000 А)] ленточных усов корунда различна [335]. В тонких пластинках наблюдаются осевые дислокации винтовой, краевой и смешанной ориентации. Для толстых кристаллов характерно наличие сложных переплетений дислокаций либо осевых шнуров из нескольких дислокаций. Наблюдались также бездислокационные ленты корунда. Травлением пластинок сапфира можно выявить дислокации, перпендикулярные или наклонные к плоскости базиса. Как правило, на базисных гранях пластпнок А и Лг, протравленных после выращивания, ямки травления не наблюдаются, что свидетельствует об отсутствии дислокаций, выходящих на эти плоскости. Лишь в редких случаях были выявлены дислокации роста. На рис. 167 представлена фотография дефектной пластинки сапфира на ее поверхности, ближе к краям, имеются многочисленные зародыши двумерной кристаллизации в форме гексагональных пирамид. После травления в центральной части пластины видны группы дислокаций, расположенных вдоль оси роста [1120] и проходящих насквозь через весь кристалл под углом к поверхности базиса. Рассмотрение некоторых работ, посвященных исследованию структуры нитевидных кристаллов, показывает, что она недостаточно изучена. Однако можно сформулировать вывод о том, что усы имеют самую совершенную структуру и поверхность, которую удалось получить искусственным путем усы или совсем не содержат дислокаций, или имеют их очень немного. Является ли это результатом влияния масштаба или следствием специфических условий роста, не ясно. [c.365]

Ранее было показано, что водород в никеле распределен сравнительно равномерио (в масштабе зерна), а в титане — очень неравномерно. Характер влияния водорода на свойства этих металлов также различен (эффект Портевена — Ле-Ша-телье в никеле — водородная хрупкость титана). Это влияние в общем аналогично влиянию углерода. Химическое сродство никеля к водороду и углероду мало, титана — велико (образует стабильные гидриды и карбиды). Таким образом, есть много общего в поведении обеих примесей внедрения в каждом из этих металлов, поэтому представляет интерес выяснить, идентично лк распределение водорода и углерода в никеле и титане. Для исследования распределения углерода в никеле его диффузионно насыщали изотопом Выбранный режим полировки (электролит, ток) обеспечивал отсутствие рельефа на поверхности образцов, насыщенных углеродом в этом же электролите, изменяя ток, выявляли ямки травления., Просмотр авторадиограмм — реплик показал, что распределение углерода в объеме зерен равномерно (рис. 220), окрестности растравленных участков обогащены углеродом. Такой характер локализации , по-ви-димому, свидетельствует о сегрегации углерода на дислокациях. [c.482]

При несколько меньших степенях деформации, изменяюшихся. от е кр до е н (см. рис. 12) в интервале е = 0,91-0,82% (680°С) 0,81-0,64% (700°С) 0,55-0,39% (750°С) 0,43-0,27% (800°С) 0,35-0,21% (850°С) 0,20-0,11% (900°С), при послойном стравливании наблюдалась совсем иная картина, т.е. линии скольжения и хаотически распределенные ямки травления между ними становились все реже и на определенной глубине снимаемого слоя полностью исчезали по всей средней части образца (рис. 11, участки А, В, С), за исключением торцовых (110) и боковых его граней (112) (участки Д Е), которые перед травлением были покрыты кислотостойким лаком. При этом вблизи участков Д F образца на плоскости (111) четко наблюдался деформированный слой с резким градиентом плотности дислокаций (рис. 13-15). Нижние и верхние величины [c.27]

К настоящему времени многочисленными исследованиями доказано что зарождение очагов разрушения в кристаллической решетке происходит за счет неоднородности пластического течения, т.е. вследствие локализа ции деформации и блокировки скольжения в окружающем объеме [5, 44 322]. При этом протекание процесса микропластической деформации яв ляется некоторой стадией, предшествующей зарождению и развитию тре щины критической длины. Однако если это является общей закономер ностью для металлов, то до сравнительно недавнего времени не быпо пря мых экспериментальных данных о возможности низкотемпературной мик ропластической деформации для таких абсолютно хрупких материалов как Si и Ge, а если и были попытки получения таких данных, то они бьши косвенными [98-100, 464, 545]. Более того, результаты работ ряда авторов в 1963—1966 гг. и итоги возникшей дискуссии [98—104, 546—549] однозначно указывают на то, что к начапу проведения наших исследований все еще оставался неясным вопрос, возможно или невозможно образование дислокаций в Si и Ge при комнатной температуре или наблюдающиеся в ряде случаев дислокационные ямки травления являются всего лишь следствием процесса хрупкого разрушения. Такой общий вывод фактически вытекал из большинства экспериментальных работ, поскольку основные объ- [c.168]

Кроме того, исследования показали, что существует четкая температурная зависимость величин удельных нагрузок, при которых только начинают появляться первые ямки травления в месте контакта. При одинаковых режимах нагружения плотность ямок травления максимальная на плоскости (ПО), несколько меньше на (100) и мини-мапьная на (111), что согласуется с литературными данными по анизотропии механических свойств Si. Плотность дислокаций при одинаковых режимах нагружения меньше на кристаллах р-типа, чем на кристаллах -типа. Протекание процесса микропластической деформации ниже порога хрупкости было подтверждено нами с помощью поляризационно-оптических исследований на инфракрасном микроскопе [541]. Трансмиссионная электронная микроскопия позволила окончательно доказать возможность пластической деформации Si во всем интервале температур от 5 50° С до температуры жидкого азота (рис. 102). Кристаллы после нагружения мягким уколом химически полировали только с одной стороны, обратной по отношению к поверхности нагружения, до толщины порядка 1000-5000 А. Как видно из рис. 102 дислокационные полупетли имеют сравнительно малую величину -от нескольких долей микрона (такие дислокационные полупетли целиком видны при просвечивании фольги, поскольку максимальная ее толщина порядка 1 мкм) до нескольких микрон. В последнем случае дислокации выходят за пределы нижней поверхности фольги, со стороны которой осуществляли химическую полировку. Представ яло интерес выяснить, применима [c.172]

Внешний вид фигур травления в ряде случаев (см., например, рис. 116, в-д, 117, 120 и др.) очень похож на вакансионные ямки травления, обсуждавшиеся в [359, 588]. Причем тенденция к появлению под,обных фигур травления наиболее четко проявляется именно в бездислокащюнных или малодислокационных кристаллах, где, как известно, в силу отсутствия линейных стоков (дислокаций) обычно и образуются вакансионные кластеры. Поскольку последние, согласно Де Коку [359,585], связаны обычно со слоевой, точнее, спиралеобразной примесной неоднородностью (в частности, с вьщелениями кислорода, которые служат зародышами для конденсации вакансий), то металлографические данные, представленные на рис. 110 и указывающие на появление ямок травления именно на четко ориентированных ростовых слоях, также свидетельствуют в пользу вакансионной природы фигур травления, появившихся после нагружения. [c.211]

Травление на ямки травления часто является удобным способом определения плотности дислокаций и в случае полупроводниковых материалов часто применяется для оценки совершенства кристаллов. Подобные ямки образуются тогда, когда скорость травления поверхности, пересекаемой дислокациями, меньше, чем скорость травления вдоль дислокации. В случае равномерной травимости материала по всем направлениям ямки имеют круговую симметрию и выпуклую поверхность наиболее удобные для наблюдения ямки имеют резкие края они образуются на поверхностях, характеризующихся Минимальной по сравнению с другими скоростью растворения. Увеличение скорости растворения вдоль дислокации определяется главным образом степенью сегрегации примесей на дислокациях и энергией упругих.искажений решетки, зависящей от типа дислокации (см. ФМ-3, гл. 1, разд. 2.2). Ирвинг (50] показал, что наиболее эффективно травление вдоль дислокации происходит, по-видимому, в тех случаях, когда дислокация перпендикулярна поверхности, так что дислокационные ямки травления возникают не во всех кристаллах и не при всех наклонах дислокаций к поверхности кристаллов так, плотности ямок травления, соответствующих случайным или расположенным вдоль плоскостей скольжения дислокациям в сечениях 100 германия, обычно ниже, чем в тех же образцах на плоскостях 111 . Влияние ориентационной зависимости скорости травления на условия стабильного появления бугорков или ямок травления на различно ориентированных поверхностях было подробно рассмотрено Баттерманом [4] и Ирвингом [50]. [c.354]

Границы наиболее мелкой субструктуры можно непосредственно наблюдать с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Этот метод позволяет получать точную характеристику границ и дислокаций, из которых они состоят (например, см. [42] в отношении СиаО и [53] в отношении А1) (рис. 6.1). Однако для исследования более крупных субструктур он не подходит и его необходимо дополнять другими. Можно обнаружить границы на поверхности по ямкам травления, полученным после погружения образцов в соответствующие реактивы [242, 314, 384, 385] (рис. 6.2). Для прозрачных кристаллов иногда удается найти способы выделения (декорирования) в них границ. Например, прогрев оливина на воздухе при температуре 900 °С вызывает выделение частиц окиси железа на дислокациях, что позволяет видеть их в оптический микроскоп [209] (рис. 6.3). Можно также наблюдать и изучать границы на поверхности образцов (топография поверхности) без их разрушения методами, использующими рентгеновское [c.191]

Рис. 15.1. Преимущественное растворение кристалла с образованием ямки травления (а) и преимущественная реакция с образованием нароста (б) в точке пыхода дислокации

Имеются различные способы исследования для того, чтобы решить вопрос, действительно ли ямки травления образуются в точках выхода дислокаций. Например, можно протравить обе плоскости, полученные прп расщеплении кристалла по спайности и рассмотреть расположение ямок травления на обеих плоскостях. Если их расположение соответствует зеркалыюму отображению, то тогда можно считать, что это — дислокационные ямки травления. Другая возможность состоит в следующем, В кристалле, в котором мало дислокаций, наблюдают после травления пару ямок, которую прежде всего можно привязать к точкам выхода дислокационной петли, проходящей внутри кристалла (внутренний дислокационный диполь на рис. 15.5). Если на кристалл действует растягивающее напряжение, то дислокационная петля расширяется и принимает после снятия с кристалла напряжения конечное положение (внешний дислокацион- [c.399]

При травлении металлов для выявления дислокаций незначительные загрязнения играют значительно большую роль, чем в случае щелочных галогенидов. Часто дислокации в металлах удается обнаружить этим способом только при условии, если дислокации декорированы, т. е. если вдоль дислокационных линий выделились атомы определенной примеси и образовано облако Коттрелла (см. 11.6). Вследствие этого химический потенциал (по сравнению с чистой дислокацией) сильно изменяется. В результате скорость растворения повышается, и ямка травления четко выделяется иа окружающем фоне. [c.400]

Из сравнения с работой АСид образования одного ва кансионного зародыша на идеальной поверхности кри сталла (кривая 1) следует, что для возникновения одного зародыша возле дислокации необходима меньшая энталь пин образования АО >АОр . Отношение свободных энтальпий образования зародышей возле дислокации и на участках поверхности, свободных от дислокации, меньше I. Предпочтительное возникновение ямки травления в точке выхода дислокации выгоднее в энергетическом отношении. К примеру дислокационная ямка травления может возникнуть на поверхности (100) кристалла [c.406]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...