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.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: