Распределение - примесный атом
Cтраница 2
В определенных условиях изменение конфигурационной и особенно вибрационной энтропии при деформационном старении могут весьма заметно влиять на распределение примесных атомов как вдоль дислокационной, линии, так и относительно ядра дислокации [ 9, 10, 11, с. [16]
Особенности изменения внутренней энергии и энтропии при деформационном старении имеют не только теоретическое, но и важное практическое значение, так как распределение примесных атомов у дислокации оказывает преимущественное влияние на изменение свойств в процессе старения. [18]
Формальным итогом этого взаимодействия является изменение расположения примесных атомов в объеме металла после деформационного старения по сравнению с тем расположением их, которое существовало сразу после деформации. После деформационного старения распределение примесных атомов в основном следует распределению дислокаций, дислокационной структуре, созданной деформацией. [19]
Консервативное движение дислокаций в решетке с равномерным распределением примесных атомов еще не дает заметного эффекта упрочнения. В разбавленных растворах значительное упрочнение будет иметь место при наличии предпочтительных, энергетически более выгодных распределений примесных атомов. [20]
Поэтому со снижением V ( с удалением от центра дислокации) концентрация примесных атомов в районе дислокации должна снижаться: атмосфера или сегрегация становится более разбавленной. При сравнительно низких температурах, когда V kT, уравнение ( 20) уже не может описывать распределение примесных атомов в атмосфере, так как это распределение будет определяться только энергией связи примесных атомов с дислокацией. В таких условиях атмосфера, по выражению Коттрелла, становится конденсированной. Последнее означает, что все места достаточно сильного взаимодействия оккупируются примесными атомами и вероятность их нахождения в этих позициях практически равна единице. Температура, ниже которой атмосфера конденсирует, будет, по-видимому, неодинаковой для позиций с различными энергиями связи. [21]
Хунг [79] использует аналогичные идеи для объяснения эффекта Холла в примесных полупроводниках при очень низких температурах. Имея дело со сравнительно малой концентрацией примесей ( 101 - 1017 см-3), автор предполагает, что примеси образуют примесную зону, несмотря на случайный характер распределения примесных атомов. Анализ экспериментальных данных позволяет оценить подвижность носителей тока в примесной зоне. [22]
Хунг [79] использует аналогичные идеи для объяснения эффекта Холла в примесных полупроводниках при очень низких температурах. Имея дело со сравнительно малой концентрацией примесей ( 101 - 1017 см-3), автор предполагает, что примеси образуют примесную зону, несмотря на случайный характер распределения примесных атомов. Анализ экспериментальных данных позволяет оценит ь подвижность носителей тока в примесной зоне. [23]
Различное поведение сталей после старения при прямом и обратном нагружениях связывают с эффектом Баушингера в виду аналогичного характера зависимостей свойств при повторном нагружении от нагрева. Отсутствие упрочнения после деформационного старения в случае равнонаправленной деформации объясняется тем, что плоскости движения дислокации определяются направлением максимальных касательных напряжений. После деформационного старения распределение примесных атомов в основном следует дислокационной структуре, созданной деформацией. При изменении направления максимальных касательных напряжений вступают в действие новые источники дислокаций, движение которых происходит по новым плоскостям, где отсутствуют нарушения в структуре, вносимые деформационным старением. По мнению авторов работы [2], упрочняющий эффект деформационного старения может определяться не только ограниченной подвижностью дислокаций, окруженных примесными атомами, но и тем, что старые, заблокированные, дислокации становятся препятствием для новых дислокаций, движущихся по тем же плоскостям. Новые же дислокации, движущиеся при изменении схемы нагружения по новым плоскостям, таких препятствий не имеют. [24]
Пунктирная прямая 2 на рис. 2.16 соответствует распределению примесных атомов в эпитаксиальном слое, которое обычно является однородным. Выбор значения удельного объемного сопротивления эпитаксиального слоя рэп обусловлен необходимостью обеспечения достаточно высокого напряжения пробоя перехода база - коллектор. Кривая 3 соответствует распределению примесных атомов акцепторного типа в базе. При формировании эмиттернои области транзисторной структуры в качестве легирующего элемента обычно используют фосфор. Уравнение кривой 4 с высокой степенью точности может быть представлено двумя функциями дополнительного интеграла ошибок способом, описанным в настоящей главе. Ширину базовой области транзистора, заключенной между коллекторным и эмит-терным переходами, обычно выбирают в пределах 0 6 - 0 8 мкм с допустимыми отклонениями, составляющими 0 1 мкм. [25]
Уменьшение свободной энергии при деформационном старении должно определяться уменьшением внутренней энергии, так как энтропийный член в уравнении ( 1) при старении уменьшается. Уменьшение энтропии при деформационном старении связано с уменьшением конфигурационной л вибрационной энтропии. Конфигурационная энтропия уменьшается вследствие того, что за статистически равновероятным распределением примесных атомов в твердом растворе до деформационного старения устанавливается определенный порядок в их распределении после деформационного старения. Этот порядок, как уже отмечалось, определяется дислокационной структурой деформированной матрицы. Можно полагать, что чем больше порядка в распределении дислокаций, тем в большей степени уменьшается конфигурационная энтропия. Уменьшение вибрационной энтропии при старении связано с повышением средней частоты тепловых колебаний кристаллической решетки. Можно полагать, что чем меньше возрастание вибрационной энтропии при деформации, тем в меньшей степени убывает она при старении. Следовательно, дислокационная структура, определяющая взаимоблокирование дислокаций, должна влиять на степень уменьшения вибрационной энтропии при старении. [26]
Этот вывод имеет огромное значение особенно для реакции в твердых телах и между твердыми телами. Энергии активации в твердых телах определяются прочностью химических связей, которые бывают очень велики, так как симбатны энергии атомизации или энергии решетки ( см. § IV. Поэтому метастабильные состояния в твердых телах фактически ведут себя часто как стабильные: достижение равновесных структур, концентраций, распределений основных и примесных атомов, а также вакансий в решетке сильно зависит от потенциальных барьеров, разных для каждого конкретного процесса в той или иной кристаллической решетке. [27]
Так как процесс деформационного старения является самопроизвольным, то он должен сопровождаться уменьшением свободной энергии. При деформации свободная энергия металла повышается, в основном, за счет увеличения внутренней энергии. Уменьшение внутренней энергии при деформационном старении определяется уменьшением энергии искажений решетки матрицы при переходе растворенных атомов в район дислокации. Распределение примесных атомов у дислокации оказывает преимущественное влияние на изменение свойств в процессе старения стали. [28]
Следовательно, в объемах с высокой плотностью дислокаций деформационное старение должно протекать с большей скоростью. Это может привести не к одновременному протеканию деформационного старения в различных объемах деформированного металла. Показательна в этом отношении работа Мак Ленана [32], в которой установлено протекание старения после деформации растяжением на 20 % ( когда образуется ячеистая структура) в две стадии. Следует отметить, что анализ кинетики деформационного старения по существующим уравнениям не является полным и по той причине, что не дает представления об изменении во времени распределения примесных атомов, сегрегирующих у дислокаций. [29]
Страницы: 1 2