Градиент - концентрация - вакансия
Cтраница 2
Процессы образования или анигиляции вакансий могут протекать только на внешних или внутренних поверхностях, или на дислокациях; только около этих протяженных дефектов концентрации вакансий могут быть близки к их равновесному значению. Вообще же между внутренней частью кристалла и его поверхностью устанавливается градиент концентрации вакансий. В структурно совершенных частях кристаллов элементарных или ионных веществ концентрация вакансий, появившаяся, например, при росте кристаллов или в результате длительной выдержки при высокой температуре, может достигать при охлаждении весьма значительных пересыщений. Хотя концентрация вакансий зависит от температуры, в материалах, находящихся при низких температурах, часто удается сохранить концентрации на много порядков выше равновесных значений при этих температурах. Состояния пересыщения кристалла вакансиями могут быть получены следующими способами: быстрой закалкой материала, нагретого до высокой температуры, пластической деформацией, облучением быстрыми частицами. [16]
При химических процессах, протекающих при повышенной температуре и сопровождающихся распадом аниона или катиона, а в некоторых случаях обоих ионов, на газообразные продукты, несомненно, следует ожидать образования вакансий в соответствующих подрешетках на поверхности кристалла. Сжатие поверхности ионного кристалла из-за существования поверхностного натяжения [10] и наличие градиента концентрации вакансий должны приводить к проникновению последних в глубь кристалла, очевидно, не только по дислокациям. Однако сама дислокация является дефектной областью кристалла, обладающей повышенной энергией, так что вакансии в дислокационной сетке должны иметь несколько большую вероятность ассоциации, образовывать каверну, что делает дислокации заметными для визуального наблюдения. В качестве примера рассмотрим термическое превращение трехфтористого кобальта в двухфтористый. [17]
Когда начальная концентрация вакансий гомогенна, ускоренная стадия отжига вакансий определяется всеми выше рассмотренными типами стоков, Представляет интерес выяснить, какая часть общего времени отжига приходится на ускоренную стадию. Мерой ее служит отношение 02 / 0, где 6 - константа в экспоненциальной сумме, 02 - время, необходимое, грубо говоря, для установления градиента радиальной концентрации вакансий. Так как этот градиент зависит от вида стока, то также от вида стока будет зависеть. Таким образом, когда действуют поверхностные стоки, ускоренная стадия будет охватывать значительнук чарть; отжига. [18]
Рассмотрим зерно в виде куба с параметром d ( рис. 1), которое подвергается действию напряжений р, приложенных так, что они [ вызывают касательные напряжения под углом 45 к оси образца. В этом случае, поскольку вероятность нахождения вакансии вдоль граней АВ я CD пропорциональна ера / АГ, то вероятность нахождения вакансии вдоль AD и BD пропорциональна е - PSV T, Под действием градиента концентрации вакансии перемещаются ( текут) в направлениях, показанных на рисунке стрелками. Течение вакансий сопровождается равным и противоположно направленным течением атомов в результате продольного растяжения и бокового сжатия зерна. [19]
Известно, что пленки, содержащие соединения типа пирротинов Fe7Sg и тролантов FeS, обладают дефектной кристаллической решеткой [37, 38] и имеют очень высокую концентрацию вакансий. Вследствие переменной концентрации серы по толщине пленки наблюдается градиент концентрации вакансий, достигающей у поверхности максимального значения. [20]
Физический смысл этого отличия сводится к отличию условий, при которых протекают процессы самодиффузии и химической диффузии. При самодиффузии образец остается химически однородным и движущей силой является только градиент концентрации изотопов соответствующего элемента. При химической диффузии вступает в действие дополнительный фактор - градиент концентрации вакансий, который может приводить к резкому различию вероятностей прыжков в противоположных направлениях. В результате этого возникает дополнительный направленный поток атомов в сторону увеличения концентрации вакансий, так что в ряде случаев градиент концентрации вакансий играет роль движущей силы диффузии, гораздо более мощной, нежели градиент концентрации атомов. [21]
Физический смысл этого отличия сводится к отличию условий, при которых протекают процессы самодиффузии и химической диффузии. При самодиффузии образец остается химически однородным и движущей силой является только градиент концентрации изотопов соответствующего элемента. При химической диффузии вступает в действие дополнительный фактор - градиент концентрации вакансий, который может приводить к резкому различию вероятностей прыжков в противоположных направлениях. В результате этого возникает дополнительный направленный поток атомов в сторону увеличения концентрации вакансий, так что в ряде случаев градиент концентрации вакансий играет роль движущей силы диффузии, гораздо более мощной, нежели градиент концентрации атомов. [22]
 |
Временная зависимость роста зерен в карбиде циркония. [23] |
Среди процессов, протекающих при высоких температурах, большое значение имеет существенное изменение формы и размера пор. В поликристаллическом материале поры распределены неравномерно. Большие по размерам поры в основном связаны с границами зерен. Вблизи поверхности пор под влиянием сил поверхностного натяжения концентрация вакансий несколько увеличена. Таким образом, в пористом материале существует градиент концентрации вакансий, что вызывает миграцию вакансий от пор к близлежащим границам зерен, где они аннигилируют. Этот процесс приводит к залечиванию микропор и уплотнению материала. Если пор много, то наряду с залечиванием происходит и коалесценция, осуществляемая диффузией вакансий к крупным порам. [24]
Поэтому для облегчения высокой подвижности ЗГД требуется активизация зернограничной диффузии. Этим обусловлена связь ЗГП и диффузионных процессов. Но здесь важна и другая сторона проблемы. Движение ЗГД обязательно требует поглощения и испускания вакансий. При этом локальная концентрация вакансий зависит от плотности и подвижности ЗГД. На разных границах эти факторы различны, поэтому возникают диффузионные потоки, выравнивающие градиент концентрации вакансий. [25]
Метод с использованием точки перегиба невыгоден тем, что для получения всех величин т необходимо иметь почти полные кривые ползучести или упругого последействия. Вероятно, более правильные значения т можно получить из анализа, который предполагает определенную форму спектра времен релаксации. Так называемая логарифмически нормальная форма распределения, предложенная Новиком и Берри [6, 7], обладает важным достоинством в том отношении, что она выбрана на основании приемлемой физической модели. При логарифмически нормальном распределении предполагается, что интенсивность релаксации имеет гауссовское распределение в зависимости от логарифма времени около наиболее вероятного времени релаксации тт. Новик и Берри показали, что эта форма распределения точно соответствует данным по зинеровской релаксации для сплавов Ag-Zn. Так как для исследованных сплавов ширина релаксационного спектра относительно узка, то в пределах точности эксперимента опытным данным соответствуют и другие спектры времен релаксации. Единственным дополнительным параметром, введенным в логарифмически нормальное распределение времен релаксации, является величина р - полуширин-а спектра в точке, соответствующей 1 / е максимальной его величины. Эта функциональная зависимость была табулирована [6] так, что если известно [ 3, то тт может быть легко получена из опытов по релаксации. Этот метод анализа был успешно использован для нахождения временной зависимости тт [8], Для справедливости этого метода необходимо, чтобы форма спектра времен релаксации оставалась постоянной при изменении тт со временем, Таким образом, этот метод применим только тогда, когда отклонение от равновесия невелико так, что в металле имеется небольшой градиент концентрации вакансий. [26]
Страницы: 1 2