22.01.2015

Значение нуль-мерных дефектных участков проявляется преимущественно в их роли в протекании диффузионно-управляемых процессов. Нуль-мерные дефекты, в частности вакансии, являются важнейшей составляющей, влияющей на объемную диффузию. Так, закономерности диффузии образуются из зависимости концентрации вакансий от температуры. Образующиеся, таким образом, закономерности обнаруживаются при описании всех диффузионно-управляемых процессов. Приведем некоторые важные процессы тепловой обработки, которые следуют законам диффузии:
- внесение элементов через жидкую и газообразную фазу в поверхность (науглероживание, азотирование, карбоазотирование, диффузионное хромирование, борирование и др.);
- многие фазовые превращения жидкий — твердый и твердый — твердый;
- устранение изменений в структуре, особенно после деформации в холодном состоянии с помощью отдыха (возврата) и рекристаллизации;
- выравнивание различий концентрации внутри твердого тела.
Образование твердых растворов связано со способностью к образованию нуль-мерных дефектных участков (химическая неупорядоченность). При этом атом одного вида расположен в решетке другого, причем возможны различные виды этого расположения.
Нуль-мерные дефекты

Виды нуль-мерных дефектов. Формы атомарной (нульмерной) неупорядоченности расположения атомов в кристаллической решетке (рис. 7.1.1) можно разделить на:
- дырка — вакансия (незанятое место решетки) - дефект Шотки;
- атом в междоузлиях (атом, внедренный между регулярными местами решетки) — антидефект Шотки;
- комбинация вакансии с атомом в междоузлии - дефект Френкеля;
- замещенный атом (занятие регулярного места решетки атомом вида В в структуре, построенной из атомов вида А).
К определению нуль-мерных дефектов относится то, что вращение Бюргерса в ненарушенной области кристалла заканчивается снова вокруг дефектного участка. Вектор Бюргерса при этом равен нулю. Под вращением (контуром) Бюргерса понимается путь от атома к атому в ненарушенной области кристалла, который включает дефектный участок (рис. 7.1.2).
Нуль-мерные дефекты

Особое значение имеет контур Бюргерса при описании дислокаций. Там контур Бюргерса уже не замыкается и образуется отличный от нуля вектор Бюргерса между исходной точкой M и конечной точкой Q вращения.
В зависимости от их возникновения атомарные дефекты появляются как собственные дефекты или как химическая неупорядоченность расположения атомов в кристаллической решетке. Химическая неупорядоченность возникает преимущественно путем:
- приема внедренного атома, который обладает определенно меньшим радиусом, чем атомы основной решетки, соответственно решетки матрицы;
- приема на регулярном месте решетки замещающего атома, атомный радиус которого подобен атомному радиусу замененного атома решетки матрицы.
Тепловые дефекты появляются или в термическом равновесии, или в термическом неравновесии. В неравновесии могут создаваться атомарные дефекты путем деформации, путем облучения частицами с большей энергией, как, например, быстрыми нейтронами, и путем закалки. Различные типы тепловых дефектов отличаются энергией образования и механизмом возникновения.
Для меди энергия образования дефекта Шотки (вакансия) указывается равной 1,2 эВ, а антидефекта Шотки 3,4 эВ. Так как на основании различной энергии образования число вакансий в термическом равновесии значительно выше, чем число внедренных атомов, образование дефектов Френкеля можно просто исключить благодаря тому, что атом покидает свое место в решетке и встречается как внедренный атом.
Вакансии образуются в основном благодаря тому, что атом перемещается на поверхность кристаллов или располагается на других дефектных участках, например границах зерен или смещениях. Соответственно поверхности, границы зерен или смещения могут действовать как в качестве источников роста, так и в качестве мест поглощения вакансий.
Внедренные атомы, которые образовались вследствие деформации или облучения, выживают лишь при низких температурах, примерно 0,05Ts (К) (температура плавления), в то время как избыток вакансий над равновесным состоянием уменьшается лишь при 0,2Ts.
Из этого следует, что термически активированные диффузионные процессы проходят преимущественно через вакансии и, таким образом, подчиняются их температурным зависимостям.