Cтраница 3
Представления о том, что ионы в кристаллической решетке занимают строго фиксированные положения, являются идеализированными. Такая идеализация не мешает рассматривать свойства кристаллических тел при сравнительно низких напряжениях и температурах, когда тела упруги. Однако с ростом температуры и напряжений необходимо учитывать наличие искажений в решетке реальных кристаллов. Существуют статические искажения кристаллической решетки в виде точечных дефектов, дислокаций и искажений в зоне границ между кристаллическими зернами в поликристаллическом теле. Рассмотрим кратко особенности точечных дефектов и дислокаций, так как они играют важную роль при объяснении микромеханизма деформирования кристаллов. [31]
Многие важные диффузионные процессы в твердых телах протекают по механизму вакансий, при котором диффузионное перемещение атома возможно только тогда, когда имеется вакансия в смежном участке кристаллической решетки. Очевидно, скорость диффузии в таких случаях зависит от числа вакансий в кристалле. Эти вакансии образуются двумя путями: 1) за счет тепловых нарушений в решетке любого реального кристалла, причем при данной температуре образуется равновесное число вакансий, зависящее от увеличения энтропии при образовании вакансий и энергии, необходимой для разрыва химических связей; 2) за счет присутствия посторонних примесей, которые в кристаллической решетке соединения могут образовывать вакансии, чтобы предотвратить нарушение равновесия. Так, если Cd2 добавляют ( с 2С1 -) к NaCl, появляется катионная вакансия. Самодиффузия Ма в таком кристалле зависит от числа катионных вакансий, поэтому присутствие Cd2 повышает скорость самодиффузии Na и, следовательно, возрастает электропроводность кристалла, которая в случае NaCl определяется движением ионов. Множество аналогичных случаев встречается при изучении диффузии в твердых телах; ясно, что, когда концентрация примесей, образующих вакансии таким способом, становится по крайней мере сравнимой с числом вакансий, возникающих при тепловых нарушениях решетки, влияние примесей будет важным или доминирующим в процессе диффузии. Типичные концентрации вакансий, возникающих за счет тепловых нарушений ( при температурах, используемых в диффузионных процессах), могут быть порядка 10 - 2 % или менее. [32]
Рассмотрим два монокристалла: идеальный и реальный, содержащий разные дефекты. Различные дефекты в реальном кристалле приводят к нарушению строгой периодичности расположения атомов по узлам кристаллической решетки. Если искажения реальной решетки вызваны упругими деформациями, вакансиями или атомами в междоузлиях, всегда можно определить, к каким узлам идеальной решетки относятся смещенные или отсутствующие атомы в решетке реального кристалла. [33]