лекции кристаллография. Кристаллография наука, изучающая процессы образования, формы, структуру и физикохимические свойства кристаллов

• Название: Кристаллография наука, изучающая процессы образования, формы, структуру и физикохимические свойства кристаллов
• Анкор: лекции кристаллография.doc
• Дата: 06.03.2017
• Размер: 0.89 Mb.
• Имя файла: лекции кристаллография.doc
• Тип: Лекция; #3456
• Категория: Промышленность. Энергетика
• страница: 8 из 9

b перпендикулярен оси краевой дислокации;

b параллелен линии винтовой дислокации.

Лекция 18

2. 
   У дефектов недислокационного типа b=0
   
3. 
   b одинаков вдоль всей линии дислокации (это инвариант системы). Поэтому дислокации не могут обрываться внутри кристалла, но могут обрываться на поверхности. Внутри они образуют замкнутые петли с постоянным значением b вдоль всей линии петли.
   
4. 
   b и линия дислокации однозначно определяют возможную плоскость скольжения.
   
5. 
   b принимает дискретные значения и пропорционален параметру решетки, имеет величину и направление.
   

b=а*

|b|=a*<u²+v²+w² ,

где |b| — мощность вектора Бюргерса.

Запись трех векторов Бюргерса в ПК

|b₁| =а

[111] |b₂|=а2

b₃ |b₃|= а3

b₁

b₂

[101]

[110]

b — энергетическая характеристика дефекта кристаллической решетки.

f=b,

где f — сила, действующая на дислокацию,  — напряжение, действующее на дислокацию или касательное напряжение в плоскости скольжения. Сила f перпендикулярна линии дислокации и всегда направлена по плоскости скольжения и той части плоскости, где скольжение еще не происходило.

U=G*b²,

U — энергия дислокации, G — модуль сдвига, определяется характеристиками материала.

Движение и взаимодействие дислокаций

1. 
   Скольжение
   

АА^/ — плоскость скольжения, по ней

может двигаться дислокация под дейст

вием силы . Деформация пластическая,

А А^/ движение происходит до тех пор, пока

 одна часть кристалла не сместится отно

сительно другой на величину вектора

Бюргерса.




    b

А А^/ А А^/ А А^/



Движение консервативное, переноса массы нет. Сдвиг распространяется в кристалле постепенно.

2. 
   Переползание
   

Движение неконсервативное, связанное с переносом массы. Процесс термически активируемый, движение происходит с помощью диффузии из-за увеличения подвижности атомов.

1. 
   Положительное переползание
   

Происходит растворение кромки экстраплоскости.

1. 
   Атомы уходят с кромки экстраплоскости в соседние междуузелья
   

Дислокация перемещается в пло

В В^/ скость ВВ^/.

А А^/

С С^/
б) а)

2. 
   Атомы с кромки экстраплоскости перемещаются в соседние вакантные места.
   

2. 
   Отрицательное переползание
   

1. 
   Межузельные атомы присоединяются к кромке экстраплоскости
   

В В^/

А А^/

С С^/





б) а)

Плоскость достраивается, и край экстраплоскости перемещается в плоскость СС^/.

Винтовая дислокация может только скользить, краевая — скользить и переползать.

Взаимодействие дислокаций между собой

1. 
   Если дислокации одного знака находятся в одной плоскости скольжения, они стремятся разойтись.
   

 

2. 
   Если дислокации разного знака находятся в одной плоскости скольжения, то происходит их аннигиляция и уничтожение.
   



3. 
   Если дислокации одного знака находятся в параллельных плоскостях скольжения, они могут выстраиваться друг под другом, образуя стенку дислокаций.
   







4. 
   Если дислокации разного знака находятся в параллельных плоскостях скольжения, они могут выстраиваться под углом 45⁰.
   



45⁰

5. 
   Дислокации взаимодействуют с точечными дефектами, являются их стоками.
   

Здесь действуют

упругие поля нап атмосфера Котрелла

ряжений, происх

одит притягиван

ие

дислокация точечные дефекты

Точечные дефекты затрудняют движение дислокации (являются стопорами).

6. 
   Дислокации (только сидячие) могут размножаться.
   

У сидячих дислокаций концы закреплены. Источник этих дислокаций предложен Франком Ридом в 1950 году.

Под действием приложенного однородного напряжения  происходит изгибание линии дислокации, а линейное напряжение дислокации будет стремиться ее выпрямить.

b

D D^/
=Gb/r

r — радиус изгибания дуги дислокации

G — модуль сдвига

=0,51,0




D D^/

Штриховкой показана площадь, через которую постепенно продвигается линия дислокации.

r=l/2

l — длина дислокации

_кр=Gb/l (при =1/2) — критическое значение

При <_кр — дуга стабильна

При _кр площадь растет:

b







D D^/
Приложенная сила всегда перпендикулярна линии дислокации.



 D D^/
C

В конце концов на стыке образуются дислокации разного знака (красная линия), DD^/C стремится выпрямиться и занять положение DD^/, а петля уходит в кристалл.

Такой источник Франка Рида может генерировать неограниченное число петель дислокаций в одной плоскости скольжения и может создать в ней значительный сдвиг.

Метод селективного травления

N_Д — плотность дислокаций [1/см²]

Средняя N_Д=10² 10⁷ 1/см²

Для каждого материала подбирается свой травитель, так, чтобы скорость травления по поверхности относилась к скорости травления по дислокациям как 10

V_Д/V_n10 V_n
V_Д

В местах выхода дислокаций на поверхность образуются ямки травления, они имеют правильную геометрическую форму и ограняются наиболее плотно упакованными плоскостями (d*max)







1 2 3 4

1. 
   Тетрагональная пирамида, уходящая вглубь
   
2. 
   Лодочка
   
3. 
   Копье
   
4. 
   Трапеция
   

Круглой формы быть не может, так как при травлении растворяются плоскости, у которых d*_(hkl) минимальна.

Форма ямки травления зависит от двух факторов:

1. 
   От вида и структуры кристаллического материала
   
2. 
   От плоскости шлифа, по которой разрезают монокристалл
   

ПК, NaCl d*_max{100}, в совокупность входит шесть плоскостей, значит это гексаэдр.

ГЦК, алмаз (сфалерит) d*_max{111}, в совокупность входит восемь плоскостей, значит это октаэдр.
Лекция 19

Форма ямки травления зависит от структуры и формы шлифа.