Cтраница 3
Температура 150 С была выбрана потому, что в закаленном алюминии уменьшение числа петель становится заметным только выше этой температуры [41], а образование дислокационных петель в процессе закалки затруднено. Хотя более точные расчеты можно будет провести только тогда, когда будут известны точные значения энергии связи вакансионных скоплений различных размеров, все же вышеупомянутые рассуждения дают возможность оценить вероятность образования больших скоплений вакансий и дислокационных петель во время закалки. Важность закалочных напряжений и частичного старения во время закалки для начального упрочнения может быть оценена экстраполяцией величин этого упрочнения к нулевому диаметру скоплений, для которого, судя по данным, полученным на образцах различного диаметра, ни закалочного упрочнения, ни частичного старения не должно быть. [31]
Как известно [86], почти все дислокации подложки наследуются растущим слоем. Поэтому увеличение плотности дислокаций в подложке и, следовательно, в слое способствует более интенсивному стоку вакансий и снижению их концентрации в участках пленки, расположенных между дислокациями. Вследствие этого вероятность образования вакансионных скоплений, которые могут впоследствии захлопываться, существенно снижается. [32]
Существенно отлично поведение примесных газовых атомов. Ввиду отсутствия химической активности они не могут образовывать самостоятельных устойчивых скоплений, пока не произойдет их объединение с достаточным количеством вакансий. Адсорбция же вакансий газовыми атомами или выход последних в образовавшиеся вакансионные скопления ( то и другое в конечном счете ведет к образованию газовых пузырьков) - процессы также энергетически выгодные, так как сопровождаются значительным уменьшением общей упругой энергии кристалла. [33]
Растут ли небольшие вакансионные скопления или уменьшаются, зависит от притока и оттока вакансий ( включая комплексы вакансий) к скоплению. Скорость притока вакансий определяется количеством двигающихся вакансий и их подвижностью. Скорость оттока вакансий определяется энергией связи между вакансией и вакансионным скоплением. Эта энергия связи зависит от размера и формы скопления и будет увеличиваться с увеличением размера скопления, приближаясь к некоторой величине, которая является характеристикой формы скопления, На скорость этих процессов влияет температура. [34]
Если большие тетраэдры образуются в результате гомогенного зарождения, а пустоты - в результате гетерогенного, то это должно находиться в согласии с экспериментальными результатами, так как величина cv уменьшается с уменьшением температуры закалки Tq, а величина с остается неизменной для данного образца. Это отношение также уменьшается, если при данной температуре закалки Tq используется менее чистый образец. Та температура закалки, ниже которой преобладающим становится гетерогенный процесс образования зародышей вакансионных скоплений, была названа Коттериллом и Сегалом критической температурой TKV, Следовательно, для золота чистотой 99 999 % Гкр 800 С, а для золота чистотой 99 98 % Гкр может превысить температуру плавления металла. [35]
Газовые примеси непременно присутствуют в металлах и сплавах промышленного производства. Результаты экспериментального и теоретического исследования поведения материалов под облучением позволяют считать, что газовые примеси играют особую роль в развитии радиационной пористости. Однозначно установлено, что для зарождения пор в облучаемом материале газовые примеси необходимы - они стимулируют объединение вакансий в комплексы и стабилизируют трехмерные вакансионные скопления, препятствуя их разрушению до дислокационной петли. [36]
Восстановление предела упругости не может быть объяснено ростом петель за счет адсорбции вакансий. Шапинк и Вольтере предположили, что форма вакансионных скоплений, образованных при закалке, Должна быть пластинчатой, чтобы испускать дислокации за счет концентрации напряжений. Эти скопления растут в результате дальнейшей адсорбции вакансий до сферических пустот, которые уже не могут служить источниками дислокаций. [37]
Однако следует упомянуть об одной трудности, возникающей в связи с этим. В работе [18] предполагается, что большинство петель имеет дефекты упаковки независимо от их размеров; кроме того, это предположение считается справедливым и для относительно загрязненных образцов. Некоторые из петель могут перейти в петли без дефектов упаковки позднее, а именно во время электрополировки или при наблюдении под электронным микроскопом. Более того, чтобы подтвердить модель, упомянутую выше, следовало бы определить размер, при котором вакансионное скопление захлопывается с образованием дефекта, ограниченного дислокациями. Кроме того, необходимо было бы показать, что заметное число скоплений может достигать требуемых размеров прежде, чем температура образца упадет ниже Тп, Упомянутые две проблемы являются независимыми, и каждая из них будет рассмотрена подробнее. [38]
Однако де Джонг и Келер недавно показали [31], что скоплений, больших, чем тривакансии, при закалке не образуется, если энергия связи дивакан-сии равна 0 1 эв, а энергия связи тривакансии меньше 0 3 эв. Они вывели альтернативное выражение для сложной кривой уменьшения концентрации вакансий и сделали вывод о том, что число тетраэдрйческих дефектов упаковки со временем увеличивается. Кривые изменения концентраций вакансий, полученные де Джонгом и Ке-лером, находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными, но их предположения, по-видимому, не подтверждаются результатами электронно-микроскопических исследований тонких пленок. Хотя для большинства исследователей интересно знать энергию связи ва-кансионных скоплений, мы считаем, что хотя в закаленных образцах имеется достаточно большое число малых вакансионных скоплений, они не увеличивают предела текучести. [39]
При дальнейшем присоединении вакансий к этому диску он увеличивается в размерах и приобретает форму шестиугольника со сторонами, параллельными плотноупакованным плоскостям. Образование на выпрямленных периферийных участках диска частичных дислокаций приводит к такой конфигурации поля упругих искажений, при котором вакансии перераспределяются с одних сторон шестиугольника на другие. Они заполняют чередующиеся вершины, вследствие чего шестиугольник превращается в треугольник, ограниченный плотноупакованнымй направлениями [ ПО ] с сидячим дефектом Франка. Сидячая дислокация Франка имеет высокую энергию и поэтому может расщепиться на частичные дислокации Шокли и вершинные дислокации. Окончательная конфигурация представляет собой тетраэдр из дефектов упаковки. Механизм образования дефектов упаковки вследствие захлопывания вакансионных скоплений тем более вероятен, чем ниже энергия ДУ. После того как дефекты упаковки были экспериментально обнаружены в эпитаксиальных пленках, они подверглись тщательному изучению методами оптической и электронной микроскопии, электронно - и рентгенографически и с помощью дифракции медленных электронов. [40]
В настоящее время нельзя точно сказать, когда же в процессе роста пустот происходит их захлопывание. Однако ив этом направлении необходимы дальнейшие исследования. Должны быть изучены также равновесные скопления вакансий, превышающие по размерам квадривакансии. Кроме того, должны быть проанализированы как динамические, так и статические случаи. Необходимо обратить внимание не только на энергию и строение вакансионного скопления, но и на путь, проходимый вакансией до скопления, а также на то, что положение, которое вакансия предпочитает занять, и положение, которое будет достигнуто ею при миграции к скоплению, может быть не всегда одним и тем же. [41]
Для закалок с температур ниже 500 С невероятно, чтобы вакансии образовывали стабильные скопления; напротив, наиболее вероятно, что вакансии мигрируют к фиксированным стокам. Приведенные выше экспериментальные данные и их обсуждение свидетельствуют о том, что дивакансйи должны быть вполне стабильны. Однако небольшие комплексы, образующиеся при столкновении дивакансий с вакансиями или их комплексами, нестабильны и стремятся к распаду, если они не присоединят добавочных дивакансий. Дивакансий являются важным мигрирующим дефектом при общей концентрации вакансий выше 10 - 5 ат. Измерения эффективной энергии активации, которые обсуждались в предыдущем разделе, также подтверждают этот вывод. Эта модель образования вакансионных скоплений оправдывается по крайней мере для концентраций вакансий, получаемых при закалке с 600 С; при закалке с 500 С наблюдаются отклонения. Преобладание дивакансий в образцах, закаленных с таких низких температур, может соответствовать только выбору высоких энергий связи, таких, как 0 3 эв. Величина энергии связи может быть и больше. Однако верхний предел не может быть намного выше указанного, так как тогда не будет соответствия с результатами, полученными при изучении самодиффузии. [42]