Стоки и источники точечных дефектов
Из вышесказанного ясно, что концентрация точечных дефектов не является величиной постоянной, а меняется самопроизвольно в зависимости от внешних параметров (температуры).
Основным источником вакансий являются свободные поверхности кристалла, пустоты и трещины внутри него, а также границы зерен в поликристаллических образцах (так как границы зерен представляют собой чрезвычайно дефектную структуру с нарушенной кристаллической решеткой).
Вакансии могут образовывать в процессе пластической деформации при взаимодействии дислокаций: аннигиляции краевых дислокаций разного знака или движении дислокаций с порогами.
Также точечные дефекты могут образовываться при ядерном облучении металлов: атомы выбиваются из узлов структуры, в результате чего образуется френкелевская пара – межузельный атом и вакансия.
Стоками точечных дефектов являются те же места, что служили их источником – свободная поверхность, пустоты, трещины, границы зерен, дислокации. Возможна аннигиляция вакансии и межузельного атома, но это маловероятно из-за малой концентрации межузельных атомов.
Миграция вакансий
Атомы, совершающие колебательное движение, непрерывно обмениваются энергией. Из-за хаотичности теплового движения энергия неравномерно распределена между атомами, в какой-то момент атом может получить от соседей такой избыток энергии, что может занять соседнее положение, если оно совбодно, что равносильно перемещение -миграции вакансий.
|
|
|
Для перехода из положения с минимальной энергией (узла кристаллической структуры) в другое положение с минимальной энергией (вакантного узла кристаллической структуры) атом должен пройти через состояние с повышенной энергией – преодолеть энергетический барьер. На модели твердых сфер: атом должен протиснуться между соседними шарами, раздвинув их.
В реальности атомы должны преодолевать потенциальный барьер; происхождение которого связано, главным образом, с квантовыми силами отталкивания, сильно увеличивающимися при сближении атомов.Для того чтобы осуществить такой переход атом должен обладать некоторым избытком энергии, который он может получить от соседей в процессе теплового движения, и который он потеряет протискиваясь в соседнее положение и раздвигая соседей. Энергия, необходимая для такого перескока, называется энергией активации. Она обычно значительно больше средней энергии теплового движения (kT). Вероятность такого события очень мала и задается формулой Больцмана:
P = C = 
Частота перескоков атома из своего положения в вакантное – подвижность вакансий -пропорционально вероятности, что атом обладает необходимой энергией Еа и частоте колебаний (можно сказать частоте попыток перескока).
|
|
|
Энергия активации миграции примерно в полтора-два раза ниже энергии образования вакансии. В случае, когда вакансионный механизм диффузии является основным, коэффициент самодиффузии пропорционален концентрации и подвижности вакансий, а энергия активации самодиффузии равна Еv + Em.
Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!