Тетраэдрическое междоузлие
Cтраница 2
Из этих представлений следует, что коллективизированные s - электроны концентрируются посередине: между ближайшими соседями, образующими плотноупакованные ряды вдоль направлений 110 в ГЦК решетке ( см. рис. 11, а), тогда как в октаэдрических и тетраэдрических междоузлиях электронная плотность минимальна. Это отвечает особой прочности плотноупакованных рядов 110) и плоскостей ( 111) при пластической деформации ГЦК металлов, а также при полиморфных и мартенситных Превращениях, поскольку наиболее сильные металлические связи между ближайшими атомами возникают в результате перекрытий s - орбиталей каждого атома со своими 12 ближайшими соседями. [16]
Растворимость легких элементов в металлах определяется их электронным стррением ( табл. 9), Неметаллические элементы III - VII групп характеризуются заполняющимися внешними S -, р-оболочками и их свободные атомы имеют внешние оболочки из вытянутых вдоль координатных осей р-орбиталей, несовместимых с симметрией октаэдрических и тетраэдрических междоузлий, имеющих соответственно форму куба и тетраэдра с вогнутыми гранями и аппроксимируемых обычно сферами малого радиуса, вписанными в междоузлия металлической решетки. Валентные состояния этих s -, р-элементов указывают на возможность захвата электронов ( отрицательные валентности), отдачи электронов ( положительные валентности) и образования ковалент-ных связей валентными электронами. Им не свойственна нулевая валентность, характерная для инертных газов, которые в металлах не ионизируются а потому почти не растворяются. [17]
Для того чтобы сконструировать полностью упорядоченное распределение атомов дейтерия, отвечающее стехиометрическому составу TaD0 75 и удовлетворяющее условию с ( 3) / с ( 3) zz Va не - обходимо определить коэффициенты с ( р), riiYi и т ] ау2 Для подре-шеток 3 и 3 тетраэдрических междоузлий. Для построения упорядоченного распределения в подрешетке 3 следует приравнять первое значение функции п ( р, R) в (15.12) единице, а остальные два значения - нулю. [18]
В структуре минерала шпинели MgAl204 кристаллизуются многие магнитные кристаллы с общей формулой MeFe204, где Me - двухвалентный металлический ион. Эта структура представляет собой кубическую почти плотную упаковку ионов кислорода, в октаэдрических и тетраэдрических междоузлиях которой размещены катионы. [19]
Как видно из рис. 33, на кубическую ячейку в ОЦК решетке приходится 6 октаэдрических и 12 тетраэдриче-ских междоузлий. Поскольку на эту ячейку приходится два атома металла - на один атом металла в ОЦК решетке приходится 3 октаэдрических и 6 тетраэдрических междоузлий. В плотноупакованных ГЦК и ГПУ решетках на ячейку ( см. рис. 34, 35) приходится соответственно 4 и 6 атомов металла, 4 и 6 октаэдрических, а также 8 и 12 тетраэдрических междоузлий. Следовательно, в этих решетках на один атом металла приходится одно октаэдрическое и два тетраэдрических междоузлий. [20]
Однако, как отмечалось в § 9, существуют фазы внедрения ( например, гидриды редкоземельных металлов), в которых внедренные атомы располагаются как на ок-таэдрических, так и на тетраэдрических междоузлиях. Поэтому представляет интерес рассмотреть диффузию внедренных атомов в том случае, когда диффузионный путь атома проходит через ряд чередующихся октаэдри-ческих и тетраэдрических междоузлий, в которых эти атомы имеют различную потенциальную энергию. [21]
В работах [5 - 7] было экспериментально и теоретически исследовано весьма интересное явление - упорядочение легкого изотопа водорода Н и дейтерия D на октаэдрических и тетраэдрических междоузлиях три-гидрида церия, в основном обусловленное разницей энергий нулевых колебаний этих атомов. Атомы церия в этом соединении образуют ГЦК решетку, в которой ( см. табл. 7) на атом металла приходится одно октаэдриче-ское и два тетраэдрических междоузлия. [22]
Расширению узкого Дискретного энергетического s - уровня электрона свободного атома в s - полосу при образовании металлической решетки соответствует расширение шарового слоя s - орбитали вследствие движения коллективизированных s - электронов на большем; удалении от ядра. Допустим, что внутренняя сфера s - орбитали, согласно модели жестких соприкасающихся сфер, равна радиусу атома, а внешняя сфера э-орбитали простирается от ядра до центров восьми тетраэдрических междоузлий, окружающих данный атом в плотной или ОЦК структуре. Перекрывание таких размытых s - орбиталей соседних атомов означает металлическую связь, осуществляемую их коллективизированными s - злектронами. ОЦК структурах, такое металлическое взаимодействие наиболее сильно. [23]
Ъбратим внимание еще на то, что различие между случаями диффузии по междоузлиям одного или двух типов далее при большой разнице в энергиях щ и и внед -, репного атома в октаэдрических и тетраэдрических междоузлиях практически может оказаться весьма небольшим. Действительно, как видно из рис. 61, кратчайший диффузионный путь внедренного атома по октаэдриче-ским междоузлиям все равно проходит через тетраэдри-ческие междоузлия независимо от того, замещают ли эти атомы устойчиво тетраэдрические междоузлия или нет. В конце § 3 отмечено, что методы машинного моделирования сплава внедрения углерода в a - Fe привели к установлению именно такого диффузионного пути атома С. [24]
Как было выяснено в § 6, на один атом металла в ОЦК решетке приходится шесть тетраэдрическнх междоузлий. Тетраэдрическим междоузлиям в ОЦК решетке ( см. § 6) соответствуют неправильные тетраэдры, и помещение в такое междоузлие внедренного атома будет вызывать появление тетрагоналыгости в определенном направлении. [25]
Ситуация оказывается, однако, более сложной, если мы рассматриваем растворы внедрения в ОЦК решетке. В § И уже отмечалось, что в этом случае решетка Изинга является сложной. Она представляет собой три смещенных относительно друг друга ОЦК решетки окта-эдрических междоузлий и шесть ОЦК решеток тетраэдрических междоузлий. Точно так же, как и в § li, мы здесь для краткости будем рассматривать растворы внедрения, в которых атомы внедрения могут заполнять преимущественно только одну подрешетку октаэдрических междоузлий. Такие растворы внедрения изоморфны с растворами замещения в ОЦК решетке и могут быть рассмотрены с ними единым образом. При этом, однако, надо иметь в виду, что каждой полученной таким образом фазе внедрения можно сопоставить другие фазы внедрения, в которых атомы внедрения точно таким же образом распределены в остальных октаэдрических или тетраэдрических ОЦК подрешетках междоузлий. [26]
В результате стало возможным значительно упростить задачу определения этих структур. Приведем полученные таким путем расшифрованные структуры некоторых дейтеридов. На рис. 50 изображена упорядоченная структура, которая образуется только на подрешетке 3 ( см. рис. 49) тетраэдрических междоузлий атомами дейтерия и вакантными междоузлиями в фазе TaaD. [28]
Исследование скорости процессов перераспределения внедренных атомов по междоузлиям разного типа несколько усложняется в тех случаях, когда эти атомы могут занимать не только октаэдрические, по и тетраэд-рические междоузлия. Для сплавов с ОЦК решеткой типа р-латунн такой случай был рассмотрен в работе [4] в рамках принятых выше упрощающих предположений методом средних энергий. При этом, как уже было выяснено, упорядочение выделяет два типа октаэдрических междоузлий MI и М2, однако все тетраэдрические междоузлия ( Д / т) имеют одинаковое окружение ближайшими узлами ( два узла первого и два второго типа на расстоянии a / 5 / 4) и энергетически эквивалентны. [29]
Страницы: 1 2 3