Упорядочение атомов в кристаллах

Упорядочение атомов в кристаллах [c.367]

Упорядочение атомов в сплавах. Этот тип переходов встречается очень часто в сплавах металлов, а иногда и неметаллов. Сущность этого перехода можно уяснить из следующих соображений. Пусть, например, в кристалле сплава состава АзВ, кристаллическая решетка которого выше некоторой критической температуры Тс, называемой обычно точкой Кюри — Курнакова, является, скажем, ГЦК решеткой, ниже этой температуры атомы А перемещаются преимущественно в центры граней (а-позиции), а атомы В — в вершины кубов (р-позиции). Это будет означать, что выше Тс атомы разного сорта будут размещаться по узлам ГЦК решетки неупорядоченно (хаотически), а ниже — избирательно, упорядоченным образом. При этом решетка превратится из ГЦК решетки в простую кубическую, но с базисом, состоящим из трех а и одного р узлов. В результате такого перехода изменится симметрия кристалла. Нередко изменение симметрии сопровождается и объемными изменениями. Очевидно, что в этом случае переход может быть н непрерывным и скачкообразным, т. е. быть переходом как I, так и II рода. Несколько подробнее эти переходы будут рассмотрены далее на основе статистической теории. [c.261]

Излучающие или поглощающие атомы, занимая неэквивалентные положения в решетке, могут иметь различных соседей и, следовательно, различную электронную структуру. Соответственно их вклад в мессбауэровский спектр будет различным из-за разного сверхтонкого взаимодействия. Поэтому возникает возможность различать типы расположения атомов в кристалле и, следовательно, изучать процессы, связанные с перераспределением атомов примеси и матрицы, их сегрегацией, возникновением упорядоченных структур, выделением избыточных фаз из твердого раствора и т. д. [c.465]

Анизотропия — это зависимость свойств кристалла от направления, возникающая в результате упорядоченного расположения атомов (ионов, молекул) в пространстве. Свойства кристаллов определяются взаимодействием атомов. В кристалле расстояния между атомами в различных кристаллографических направлениях различны, а поэтому различны и свойства. [c.13]

В жидкостях существует ближний порядок — упорядоченное относительное расположение соседних частиц жидкости внутри малых ее объемов. Молекулы жидкости совершают тепловые колебания около положений равновесия со средней частотой 1/го, близкой к частотам колебаний атомов в кристаллах, и амплитудой, определяемой объемом, предоставляемым молекуле ее соседями. По истечении времени г > го эти положения равновесия смещаются на расстояния 10 м. Среднее (по совокупности [c.12]

Этот случай отвечает наиболее совершенному упорядочению атомов в некотором конечном объеме с корреляционной функцией атомных положений, ограниченной только корреляцией формы. Между данным случаем и случаем идеального газа, когда упорядочение минимально, существует много промежуточных стадий упорядочения. В последующих главах будет рассмотрено несколько примеров промежуточных степеней порядка, в частности близких к случаю совершенного кристалла. [c.109]

Первый тип характеризуется переходом от жидкости к твердой фазе на протяжении нескольких атомных слоев, которые образуют диффузную границу раздела фаз (рис. 1.60, а). При этом степень упорядоченности атомов в этих слоях возрастает по мере приближения к полностью затвердевшей области, пока атомы не окажутся на своих местах в узлах кристаллической решетки и не выделится вся скрытая теплота кристаллизации. Такое представление достаточно упрощенное, поскольку в действительности атомы диффузного слоя нельзя четко разделить на принадлежащие к жидкой или твердой фазе. Некоторые из них, расположенные выше штриховой линии (рис. 1.61), могут быть упакованы так же, как и в кристалле, другие же, находящиеся ниже линии (они выделены более темным цветом), несколько смещены относительно своих узлов. [c.100]

В кристаллах, состоящих из атомов, обладающих магнитным моментом, возможно определенное взаимное расположение этих моментов, что приводит к дополнительному межатомному взаимодействию. Такими моментами обладают атомы металлов группы железа Fe, Со, Ni с нескомпенсированной Зй -оболочкой и ряда редкоземельных металлов — Gd, Dy, Tb, Но и др. — с некомпенсированной /-оболочкой. Природа спиновых взаимодействий имеет квантовомеханический характер и связана с обменными взаимодействиями, а ее результатом является магнитное упорядочение, дополняющее в соответствующих случаях закономерное расположение атомов в кристаллической решетке [2]. [c.114]

Вакансии. Если рассматривать кристалл как систему, то устойчивое состояние системы будет при ее минимальной энергии. Как следствие общего закона природы, расположение атомов в кристаллической решетке должно быть упорядоченным. [c.321]

Формула Брэгга - Вульфа. Кристалл представляет совокупность атомов или молекул, закономерно и упорядоченно расположенных в узлах пространственной кристаллической решетки. Поведение волн анализируется с помощью принципа Гюйгенса - Френеля, который позволил успешно построить теорию интерференции и дифракции электромагнитных волн в световом диапазоне. В соответствии с этим принципом каждая точка волнового фронта рассматривается как источник вторичных волн, которые интерферируют между собой с учетом возникающих при этом фазовых соотношений. Отражение волны от плоской поверхности сводится к тому, что каждая точка поверхности становится источником вторичных волн. Они интерферируют между собой и дают отраженную волну под углом отражения, равным углу падения. [c.48]

Твердые металлы имеют кристаллическое строение. Для кристаллов характерно наличие дальнего порядка в расположении атомов, т.е, в кристаллах существует строго определенное геометрически правильное расположение атомов, которое наблюдается на любом расстояние от произвольно выбранного атома. При плавлении кристаллов дальний порядок нарушается и образуется ближний порядок в расположении атомов, т е. в расплаве со.хра-няется некоторая упорядоченность лишь вблизи произвольно выбранного атома, по. мере удаления от данного атома степень упорядоченности быстро [c.14]

Под рентгенографическим анализом понимается совокупность разнообразных методов исследования, в которых используется дифракция рентгеновского излучения - поперечных электромагнитных колебаний с длиной волны 10 -10- Л. Применение рентгеновского излучения для исследования кристаллических веществ основано на том, что его длина волны сопоставима с расстоянием между упорядоченно расположенными атомами в решетке кристаллов, которая для него является естественной дифракционной решеткой. Сущность рентгенографических методов анализа как раз и заключается в изучении дифракционной картины, получаемой при отражении рентгеновских лучей атомными плоскостями в структуре кристаллов. [c.158]

Рассмотрим кратко другой подход к теории упорядочения, развитый в основном в работах Хачатуряна [18, 19] ). Здесь также ставится задача — предсказать возможные типы упорядоченных структур, которые могут возникнуть из неупорядоченного состояния кристалла с заданным пространственным размещением (решеткой) положений (узлов или междоузлий), занятых атомами [c.176]

За счет унругйх полей дислокации взаимодействуют. При этом дислокации, лежащие в разных плоскостях скольжения, могут упорядоченно располагаться в кристалле, выстраиваясь таким образом, что область сжатия кристалла у одной дислокации приходится на область растяжения у другой. Ряды дислокаций образуют субграницы, разбивающие кристалл на взаимно разориентированные блоки. Точечные дефекты и примесные атомы обычно скапливаются в упругих полях дислокаций. [c.46]

Электронное строение и типы связей элементов периодической системы - ключ к пониманию структуры и свойств простых и сложных веществ, образованных этими элементами Два или более атомов располагаются друг около друга так, как это энергетически выгодно. Это справедливо независимо от того, сильно или слабо связана группа атомов, содержит эта фуппа лишь несколько или 10 атомов, является расположение атомов упорядоченным (как в кристалле) или неупорядоченным (как в жидкости). Группа атомов устойчива тогда и только тогда, когда энергия атомов, расположенных вместе, ниже, чем у отдельных атомов. Единственной физической причиной конкретной кристаллической структуры любого элемента и его модификаций является перекрытие валентных и подвалентных оболочек его атомов, приводящее к образованшо определенных межатомных связей. Число протяженность и симметрия орбиталей атомов данного конкретного элемента полностью определяют число, длин , ориентиров и энергию межатомных связей, образующихся в результате перекрытия этих орбита-лей, а следовательно, размещение атомов в гфостранстве, т е. кристал-лическ то структуру, основные физико-химические свойства элемента. [c.30]

Рассматривая графитоподобный карбонитрид бора состава ВСгМ как двумерный кристалл, авторы [141] провели расчеты монослоев для трех различный типов упорядочения атомов-компонентов в узлах 8-атомной плоской ячейки. Получено, что в зависимости от типа упорядочения резко меняются проводящие свойств системы. Например, когда каждый атом углерода имеет в ближнем окружении атомы В, С, N. запрещенная щель отсутствует, тогда как для других случаев упорядочения атомов В, С, N наличествует прямая ЗЩ (АЕ 1,8—2,9 эВ). Иными словами, варьируя тип атомного упорядочения, можно направленно менять проводящие свойства системы — от полупроводниковых до металлических. [c.21]

Предлагаются различны-е теории плавления. Согласно теории Я. И. Френкеля, плавление вещества характеризуется нарушением дальнего порядка атомов в кристалле, образованием дырок в узлах кристаллической решетки. Последняя становится термодинамически неустойчивой при температурах, близких к плавлению. Неустойчивость кристаллической решетки под воздействием теплового движения, дезорганизующего упорядочение атомов и ликвидирующего дальний порядок, зависит от объема вещества. Тепловое расширение вещества при температурах, близких к плавлению, при постоянном давлении облегчает и ускоряет ликвидацию дальнего порядка. Небольшое увеличение объема при плавлении вещества обусловливает образование полостей (дырок), которые создают простор для текучести. На образование дырок затрачи- [c.32]

Интересно отметить, что обсуждая возможность этого явления, Лауэ и ученые его круга до постановки опыта сомневались в положительном результате. Они полагали, что дифракция будет возможна лишь при идеальной упорядоченности рассеивающих центров (атомов) в кристалле и что даже их тепловое движение нарушит эту упорядоченность. Однако опыт с кристаллом удался, а уже в 1915 г. Дебай теоретически показал возможность дифракции на любых скоплениях атомов. Вскоре были проведены опыты по дифракции рентгеновых лучей на газах, жидкостях, высокополимерных веществах, доказавшие, что любая, даже минимальная, степень упорядоченности в агрегате атомов вызывает дифракционные эффекты. Тем самым рентгеноструктурный, а затем электронографический и нейтронографический методы стали методами изучения структуры вещества в любом агрегатном состоянии. [c.353]

Рентгеновский анализ служит для изучения кристаллической структуры металлов. Этот метод основан на дифракции рентгеновских лучей рядами атомов кристаллической решетки. Рентгеновские лучи представляют собой электромагиитиые волны с длиной волны 0,0005—0,2 нм. Благодаря малой длине волны эти лучи возбуждают электроны атомов или ионов, находящихся в узлах кристаллической решетки. Поэтому атомы пионы сами становятся источниками электромагнитных колебаний. Лучи, рассеянные отдельными атомами или ионами, взаимодействуют (интерферируют) между собой. Вследствие упорядоченного расположения атомов в кристалле интерференция рассеянного излучения происходит таким образом, что в одних направлениях колебания усиливаются, в других ослабляются и гасятся. Возникающая интерференционная картина может быть истолкована как отражение лучей от отдельных кристаллографических плоскостей, подчиняющееся уравнению Вульфа—Брегга. [c.50]

Большой интерес представляет вопрос о судьбе модели энергетической зонной структуры в случае неупорядоченных твердых тел. Известно, что наиболее существенные результаты зонной теории являются следствием предположения о регулярном упорядоченном расположении атомов в кристаллах. Мы, однако, знаем также, что брэгговские отражения и энергетическая щель НС исчезают, когда атомы твердого тела утрачивают упорядоченное расположение вследствие тепловых искажений. Мы уже упоминали об этом при обсуждении фактора Дебая — Валлера в конце гл. 2,. [c.416]

Примеси могут служить дополнительными поставщиками электронов в кристаллы полупроводников. Пусть, например, в решетке полупроводника один атом германия, имеющий четыре валентных электрона, заменен атомом примеси, который имеет пять валентных электронов (фосфор, мышьяк, сурьма). Четыре электрона примесного атома участвуют в образовании ковалентных связей (VI.3.3.Г) с электронами соседних атомов германия, а пятый электрон не может участвовать в образовании ковалентной связи. Он является лишним , слабее связан со своим атохмом и легко может его покинуть и стать свободным электроном (рис. III.3.13). Под действием электрического поля такие электроны приходят в упорядоченное движение в кристалле [c.246]

Получение чистого монокристаллического кремния, так же как и образование в нем необходимой концентрации специальных примесей, представляет собой сложную техническую задачу. Кристаллический кремний — химический элемент серого цвета с удельным весом 2,4 г/см , температурой плавления 1420 °С и удельным сопротивлением 1200 Ом см. Кремний, как и все подобные вещества, имеет кристаллическое строение, для которого характерно упорядоченное расположение атомов в пространстве. Атомы в кристаллах размещены на одинаковом расстоянии друг от друга, образуя кристаллическую рещетку. В абсолютно чистом кристалле кремния свободных электронов нет и он не обладает электропроводностью, т. е. имеет свойства изолятора. При нагревании кристалла увеличиваются колебания атомов и связи между атомами в кристаллической рещетке могут быть нарушены. [c.139]

Существует множество вариантов объединения атомов в кристалле и соответствующих нм структур. Одиако число возможных способов упорядочения узловых точек и вытекающих из этого упорядочения схем пространственных кристаллических решеток с учетом их пространственной симметрии весьма ограниченно. Различные способы упорядочения пространственной кристаллической решетки, как правило, характеризуют с помощью ранее введенной, обычно с правым вращением, системы кристаллографических осей. Имеют место семь систем осей, являющихся основой семи кристаллографических сиигоний. [c.444]

Тепловое движение атомов в кристалле не меняет направлений дифрагиров. пучков, но интенсивность их с увеличением О уменьшается. При Д. м. на жидкостях, аморфных телах или молекулах газа — объектах, не обладающих упорядоченным строением, обычно наблюдается несколько размытых дифракц. максимумов. [c.170]

Твердые тела — это вещества, которые обладают некоторой жесткостью по отношению к сдвигу. Структура таких веществ обычно является кристаллической. Кристаллы характеризуются правильным расположением атомов. В них существует строгая повторяемость одних и тех же элементов структуры (атомы, группы атомов, молекулы). Кроме кристаллических веществ в природе имеются также аморфные твердые тела, в которых отсутствует характерный для кристаллов дальний порядок. В то, же время в них наблюдается определенная упорядоченность в расположении атомо , характеризуемая так называемым ближним порядком. Различие в структуре этих двух групп твердых тел приводит к различию в их физических свойствах. [c.8]

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]

Фазовые переходы второго рода имеют место в кристаллических телах, которые построены из разных атомов (например, в uZn). При понижении температуры происходит смещение некоторых атомов в определенном направлении, и кристалл приобретает дополнительную упорядоченность. Переход от неупорядоченности к упорядоченности в расположении каждого из типов атомов [c.239]

Представим себе кристалл, не oдepяiaщий точечных дефектов при температуре абсолютного нуля. В таком кристалле точечные дефекты кристаллической решетки могут возникнуть при нагревании в результате теплового возбуждения. В течение достаточно долгой выдержки кристалла при постоянной температуре и давлении система приближается к состоянию равновесия, в котором устанавливается определенная концентрация дефектов, равновесная при данных условиях. Такими точечными дефектами являются появившиеся в результате теплового возбуждения вакансии и межузельные атомы металла, а такн е атомы в чужих подрешетках упорядоченного сплава стехиометрического состава. Равновесная концентрация таких дефектов при абсолютном нуле равна нулю. [c.34]

Как было показано в 8, например, для бинарного упорядоченного сплава Л — В типа -латуни упорядочение выделяет в сродном два различных типа октаэдри-, чоекпх междоузлий. В приближении средних энергий такой сплав заменяется кристаллом с двумя типами междоузлий, в которых внедроипьп атом имеет разные значения потенциальной энергии М1 и Ы2. Задача о диффузии внедренного атома в таком кристалле относится к типу задач о диффузии в чистом металле по двум типам междоузлий (см. 24). Ее решение приводит к нелинейности зависимости 1п1) от 1/Г. Наряду с этим, как будет показано далее, метод средних энергий дает возможность получить зависимость О от состава и параметров порядка в упорядоченных сплавах. [c.279]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...