Зертханалық ЖҰмыс тақырыбы: НҮктелік ақаулардың КӨші-қоны
жүктеу/скачать 0,61 Mb.
|
дефекты 3-лаб
3 ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫС
- Бұл бет үшін навигация:
- Тақырыбы: НҮКТЕЛІК АҚАУЛАРДЫҢ КӨШІ-ҚОНЫ
- Нүктелік ақаулардың көші-қоны
|
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ СӘТБАЕВ УНИВЕРСИТЕТІ Ө. Байқоңыров атындағы Тау-кен металлургия институты Материалтану, нанотехнология және Инженерлік физика кафедрасы ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС Тақырыбы: НҮКТЕЛІК АҚАУЛАРДЫҢ КӨШІ-ҚОНЫ
Оқытушы: Ыбырайымқұл Д. Т. Студент: Исмаил Меруерт Мамандығы: 6В07109 Топ: 2 Алматы 2022 ж. Нүктелік ақаулардың көші-қоны Тербелмелі козғалыс жасайтын атомдар үздіксіз энергия алмасады. Жылу козғалысының ретсіздігіне байланысты энергия әртүрлі атомдар арасында біркелкі бөлінбейді. Егер атом еркін болса, тордағы көрші позицияны ала отырып, жанындағы атомдардан артық энергия ала алады. Осылайша, кристалдар көлемінде бос орындардын көші-қоны (козғалысы) жүзеге асырылады. Егер бос орынды коршаған атомдардың бірі бос орынға ауысса, онда бос орын сәйкесінше оның орнына ауысады. Белгілі бос орнын ауыстыру әртүрлі атомдардың элементарлық әрекеттері жүзеге асырады. 2.4-суретте шарлардың біреуін бос орынға жылжыту үшін тығыз оралған шарлардың (атомдардың) кабаттарында ол 1 және 2 шарларды аздап итеруі керек (немесе өздігінен бас тарту керек). Демек, атомның энергиясы минималды болатын түйіндегі позициядан энергия аз болатын көрші бос түйінге секіру үшін атом жоғары потенциалдық энергиясы бар күйден өтіп, энергия кедергісін женуі керек (2.5- сурет). Ол үшін атомды көршілерден артық энергия алу керек, ол жана жағдайға "қысылып" кетеді. Энергия тоскауылынын биіктігі (2.5-сурет) Ем бос орынының көші- қонының активтену энергиясы деп аталады, Атом бос орынға секіргенде, көрші атомдардын ығысуы аз болады және бос орынның көші-кон энергиясы салыстырмалы түрде аз болады. 1 с акауы бар жана жағдайға секіру жиілігі, ν = νо exp(Sм/k) exp(– Eм/kT), (2.4) νо – тербеліс жиілігі немесе көрші түйінге ауысудын "әрекет жиілігі"(~1013 с-1); Sм – бос орындар көші-қонының тербелмелі энтропиясы. Диффузияның бос орын механизмі негізгі болған жағдайда, өзін-өзі диффузия коэффициенті бос орындардын шоғырлануы мен қозғалғыштығына пропорционалды, ал өзін-өзі диффузиянын активтену энергиясы бос орындардың пайда болуы мен көші-қон энергиясынын косындысына тең: EД = E0 + EМ. (2.5) Тәуелділік (2.5) 2.1-кестедегі эксперименттік мәндерді (E0 + EМ) және EД салыстырумен расталады (EД, E0, EМ анықтаудың барлық нәтижелері тәуелсіз эксперименттерде алынған). E0 энергиясының және энтропияның эксперименттік мәні S0 бос орындарды қалыптастыру, EМ бос орындардың көші-қонын белсендіру энергиясы және әр түрлі металдардағы EД өзін-өзі ажыратудың активтендіру энергиясы.
Интерстициалды атомдардың миграциясы. Интерстициалды атомның гантель конфигурациясының бастапқы 1-2 позициясынан жаңа 5-6 позициясына көшу механизмі 3-суретте көрсетілген. 2.6. Гантельдің көрші позицияға көшуіне үш атом қатысады: гантельдің бастапқы конфигурациясының 1 және 2 атомдары және 3-ші учаскедегі бастапқы қалыпты жағдайдағы атом. 1-ші гантель атомы ең жақын тор алаңына 4, ал атомдар 2 және және 3 жаңа гантель позициясына тән 5 және 6 позицияларға ауысады. Бұл жағдайда FCC торындағы <100> гантель осі 90° айналады. Интерстициалды атомның краудиондық конфигурациясы (2.3, б-суретті қараңыз) атомдардың релелік қозғалыстары арқылы краудион осі бойымен оңай қозғалуы керек. 2.6. – сурет. 1-2 позициядан 5-6 позицияға гантельді көшіру схемасы Есептеулер көрсеткендей, fcc металдарындағы гантельдік миграцияның активтендіру энергиясы суретте көрсетілген механизмге сәйкес. 2,6 шамамен 0,1 эВ. Эксперименттік мәндер 0,01 (Рb)...0,15 эВ (Ni) диапазонында. Бұл мәндер бос орындар көші-қонының белсендіру энергиясынан әлдеқайда аз (Ем мәндерімен салыстырыңыз қойындысы. 2.1). Жалпы алғанда bcc металдарында ұстанымы ұқсас. Айта кету керек, гантельдер тіпті 100 К-ден төмен температурада, бос орындардың қозғалғыштығы күрт төмендеген кезде өте мобильді. Бірақ бұл өзін-өзі диффузия процестерінде мүлде білдірмейді, яғни. оның торындағы металл атомдарының қозғалысы, негізгі механизмі интерстициалды атомдардың миграциясы. Интерстициалды атомдардың түзілу энергиясының жоғары болуына байланысты олардың тепе-теңдік концентрациясы бос орындардың тепе-теңдік концентрациясымен салыстыруға келмейтіндей төмен, олар өздігінен диффузиялық процестерде, әсіресе бөлме температурасынан жоғары температурада негізгі рөл атқарады. Қоспа атомдарының миграциясы Ауыстыру қоспаларының атомдары бос орын механизмі арқылы негізгі металл атомдары сияқты қозғалады. Алайда, тиісті қарапайым көші-қон актілері бұл жағдайда әлдеқайда аз жасалады, өйткені бұл үшін бос орын қоспа атомының жанында болуы керек, ал негізгі металл атомдары әрдайым бос орынды қоршап тұрады және бос орындар қозғалысы атомдарды бос түйіндерден бос орындарға ауыстыру арқылы жүзеге асырылады. Қоспалардың кішкентай атомдары, үлкен түйін аралық атомдардан айырмашылығы, торда неғұрлым қарқынды қозғала алады, өйткені оларды бір қуыстан көршіге ауыстыру үшін көрші атомдардың сәл қозғалуы қажет. Әсіресе ОЦК торына қоспалардың шағын атомдары оңай ауысады. Жоғарыда айтылғандай, ОЦК торында октаэдрлік және тетраэдрлік қуыстар енгізілген атомдардың энергиясымен айтарлықтай ерекшеленбейді. Сондықтан, енгізу қоспаларының диффузиясы тез жүреді, өйткені атомдар бір типтегі қуыстан басқа типтегі көрші қуысқа үздіксіз ауыса алады, ал ГЦК торында бір октаэдрлік қуыс атомдардың басқа тығыз қаптамасынан бөлінеді. Енгізілген қоспалар атомдары бос орын механизмі арқылы қозғалатын негізгі металл атомдарына қарағанда түйін аралықтарға тезірек таралуы мүмкін. Әрбір енгізілген атомның жанында ол жылжи алатын бірнеше бос орын бар, ал диффузияға арналған бұл темір оның жанында бос орын болған сайын күту керек. Сондықтан темір Болатта интеродтар арқылы өтетін көміртекке қарағанда әлдеқайда баяу таралады. жүктеу/скачать 0,61 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||