Миграция примесных атомов

Атомы примесей замещения мигрируют с помощью вакансионного механизма так же, как и атомы основного металла, но соответствующие элементарные акты миграции совершаются в этом случае значительно реже, ибо вероятность нахождения вакансии рядом с атомом примеси безусловно меньше, чем вероятность пребывания вакансии рядом с атомом основного металла.

Маленькие атомы примесей внедрения в отличие от больших межузельных атомов могут интенсивно мигрировать в решетке, так как при их перемещении из одной пустоты в соседнюю требуется, чтобы соседние атомы немного раздвинулись. Особенно легко мигрируют маленькие атомы примесей внедрения в о. ц. к. решетке. В о. ц. к. решетке октаэдрические и тетраэдрические пустоты не сильно различаются между собой по энергии внедренных атомов. Поэтому и диффузия примесей внедрения здесь идет быстро, так как атомы могут непрерывно переходить из пустоты одного типа в соседнюю пустоту другого типа, в то время как в г. ц. к. решетке одна октаэдрическая пустота отделена от другой октаэдрической пустоты плотной упаковкой атомов.

Внедренные атомы примесей могут диффундировать по междоузлиям быстрее, чем атомы основного металла, перемещающиеся с помощью вакансионного механизма. Около каждого внедренного атома всегда имеется несколько пустот, куда он может переместиться, а атому железа для диффузии необходимо каждый раз ждать, когда рядом с ним окажется вакансия. Именно поэтому железо диффундирует в стали намного медленнее углерода, мигрирующего по междоузлиям.

Контрольные вопросы

1. Укажите, как делятся дефекты кристаллической решетки по геометрическим признакам.

2. Дайте определение коэффициента компактности упаковки. Укажите, чему он равен для типичных металлических решеток.

3. Зарисуйте тетраэдрические и октаэдрические пустоты в решетке Г.П.

4. Зарисуйте тетраэдрические и октаэдрические пустоты в решетке Г.Ц.К.

5. Зарисуйте тетраэдрические и октаэдрические пустоты в решетке О.Ц.К.

6. Объясните, что такое “ядро дефекта” и как изменяются поля напряжений вокруг вакансии и вокруг межузельного атома.

7. Объясните, с чем связана основная доля энергии образования точечного дефекта.

8. Запишите формулу, по которой рассчитывают изменение свободной энергии в кристалле при введении вакансий.

9. Объясните, почему невозможно точно рассчитать равновесную концентрацию точечных дефектов.

10. Определите, в чем отличие равновесной и неравновесной концентрации точечных дефектов.

11. Дайте понятие энергии активации миграции точечных дефектов.

12. Объясните механизм миграции гантельной конфигурации межузельного атома в ГЦК решетке.

13. Укажите, с помощью какого механизма мигрируют атомы примесей замещения, внедрения.

14. Объясните механизм образования вакансий по механизму Шоттки.

15. Объясните механизм образования вакансий по механизму Френкеля.

16. Укажите, что может являться стоками точечных дефектов.

17. Укажите возможности расчета равновесной концентрации дивакансий в кристалле.

18. Сравните по величине энергии миграции вакансии, дивакансии.

19. Объясните неподвижность тетраэдрического вакансионного комплекса.

20. Объясните, как определить равновесную концентрацию комплексов вакансия - примесный атом в случае разбавленных растворов замещения.

21. Укажите, какой из комплексов более подвижен “вакансия – примесный атом” или “атом растворенного элемента – вакансия”.

22. Объясните, какие вакансии называют примесными, а какие тепловыми.

23. Объясните, за счет чего возникает избыток вакансий при закалке (при резком охлаждении) металла.

24. Объясните, при каких условиях закалки более 50% вакансий превращаются в дивакансии и другие вакансионные комплексы.

25. Укажите, при каких условиях закалки вакансии способны объединяться в крупные стабильные комплексы (диски вакансий).

26. Объясните, что является стоками в пересыщенном вакансиями кристалле.

27. Объясните, что происходит с вакансиями при отжиге.

28. Объясните, как зависит концентрация вакансий от времени отжига.

29.Перечислите и кратко охарактеризуйте методы определения равновесной концентрации вакансий.

Дата добавления: 2014-01-07