Кристаллы, дислокации жидкие

В таком случае приложение нагрузки т (меньшей предела текучести) к металлу, имеющему несовершенства кристаллического строения, вызовет неоднородное распределение внутренних напряжений в очагах локального плавления приложенное напряжение преобразуется в гидростатическое давление (фазовое состояние близко к жидкому, дальний порядок отсутствует) а в остальной части кристалла напряжение в элементарных объемах подчиняется законам упругости твердого тела. Таким образом, в местах дефектов структуры типа дислокаций возможно равенство т = Р. Например, в работе [16] при вычислении свободной энергии вакансий постулируется справедливость этого соотношения для некоторых областей материалов . [c.28]

Одним из основных параметров выращивания монокристаллов является скорость подъема затравки. Процесс кристаллизации исключительно чувствителен к изменению этого параметра. Как было отмечено, программированием скорости пользуются при получении слитков с равномерными свойствами по их длине. Диаметр выращиваемого кристалла находится в прямой зависимости именно от этого параметра. Даже при незначительных колебаниях скорости подъема невозможно получить слиток постоянного диаметра. Любая из проблем процесса выращивания монокристаллов — распределение температур, концентраций примесей в слитке и расплаве, возникновение дислокаций и др., — непременно связывается с геометрией поверхности раздела твердой и жидкой фаз. Наиболее действенным средством управления этой поверхностью также является скорость подъема затравки. [c.214]

В главе IV рассматривалась задача о взаимодействии сил поверхностного натяжения на фронте кристаллизации. Отмечалось, что в зависимости от геометрии поверхности раздела твердой и жидкой фаз может нарушаться механическое равновесие сил, обусловленных поверхностным натяжением, и способствовать тем самым возникновению дефектов в виде дислокаций. Приводится решение (см. рис. 35), которое позволяет в зависимости от радиуса кристалла определить форму поверхности фронта кристаллизации, наиболее благоприятную с точки зрения действия механических сил. [c.226]

Степень полноты количественной теории кристаллизации в больших объемах ограничена возможностями используемого при построении такой теории математического аппарата, который определяет необходимую меру упрощений, принимаемых при разработке расчетной схемы процесса. Оказывается неизбежным принятие ряда допущений относительно атомно-молекулярного механизма кристаллизации и законов теплопередачи в жидкой и твердой фазах. Так, например, при анализе последовательной кристаллизации следует задать зависимость скорости роста кристаллов V от переохлаждения ДГ, определяемую рельефом поверхности раздела фаз в атомном масштабе [И, 12]. Если плотность точек роста на поверхности кристалла близка к единице (атомы из жидкости могут подстраиваться к кристаллу в любой точке его поверхности, которая предельно шероховата ), то в условиях стационарного процесса V — А Г ( нормальный рост кристалла). В противоположном случае совершенно гладкой в атомных масштабах поверхности раздела фаз последовательные слои твердой фазы возникают через формирование двумерных зародышей и функция V (АТ) много сложнее ( слоистый рост кристалла). Наличие на поверхности кристалла несовершенств, например областей выхода винтовых дислокаций, меняет вид зависимости у от АТ. [c.10]

Очевидно, что изучение эффекта Ребиндера имеет огромное прикладное и научное значение, поскольку влияние адсорбцион-ио-активных сред на механические и прочностные свойства материалов может быть весьма разнообразным. Например, ад-сорбционно-активные среды могут вызывать охрупчивание материала или прямо противоположный эффект — снижение сопротивления кристаллического материала пластическому течению, т. е. пластифицирование. Оно проявляется в снижении предела текучести и коэффициента упрочнения пластичного твердого тела. Причиной пластифицирующего действия жидкой среды считают в случае монокристаллов снижение потенциального барьера, который преодолевается дислокациями при перемещении точек их выхода на поверхность кристалла [174]. Поликристаллические металлы в контакте с некоторыми металлическими расплавами также обнаруживают способность к пластическим деформациям при нагрузках на порядок меньших, чем предел текучести чистых металлов [175]. Столь сильное действие среды связано с диффузией адсорбционно-активного расплава по границам зерен и облегчением скольжения зерен друг относительно друга. [c.102]

Для изучения дислокации в металлических кристаллах авторы сосредоточили внимание на процессе роста кристалла из расплава. Однако аналогичное явление встречается при любом методе выращивания кристалла [78], будь то конденсация из пара, кристаллизация из жидкого растворителя или рост кристалла за счет химического разложения. В общем предотвратить образование дислокации в любом процессе роста, протекающего с конечной скоростью, исключительно трудно. К тому же дислокации образуются при любой механической обработке, включая зачистку поверхности, царапание, шлифовку и зазубривание. Наилучшим является использование низких скоростей выращивания и очень осторожное обращение. [c.135]

Первыми объектами изучения были трансляционные дефекты кристаллов, т. е. дислокации. Дисклинации, т. е. дефекты, связанные с нарушением вращательной симметрии, сначала не привлекали особого внимания, особенно при изучении кристаллов (это связано с тем, что дисклинации очень трудно выявить экспериментально). Казалось, что для получения дисклинаций в кристаллах необходимы очень большие нагрузки, при которых кристалл расколется, и поэтому вращательные дефекты следует принимать во внимание только в областях, в которых работает континуальная теория Однако этот тип дефектов получил полное признание при изучении полимеров, жидких кристаллов и аморфных тел. [c.12]

Дислокациям посвящено гораздо большее число работ, чем дисклинациям. Первые были обнаружены в обычных трехмерных кристаллах, в то время как дисклинации в подобных кристаллах, например образующих кристаллические структуры металлов, наблюдаются редко. Дисклинации возникают в упорядоченно ориентированных молекулах, называемых жидкими кристаллами. Кроме того, они являются важным структурным элементом во многих веществах с упорядоченной структурой, отличной от традиционных кристаллов, таких, например, как белковые оболочки вирусов [34]. Дисклинации можно наблюдать даже в узорах отпечатков пальцев, на шкурах полосатых животных, например зебры. [c.13]

Последняя причина возникновения дислокации возможна в случае плохого контакта жидкой фазы с поверхностью затравки при температурах, недостаточных для всестороннего оплавления затравки, погруженной в расплав. Плохое нарастание кристалла на затравку может быть обусловлено загрязнениями в виде твердых частиц или окисной пленки. [c.297]

При повышении температуры кристалла термодинамически равновесные концентрации точечных дефектов (вакансий и межузельных атомов) возрастают. Образование дефектов по Шоттки показывает, что в кристалле имеются некоторые источники вакансий. Наоборот, при понижении температуры часть дефектов исчезает на стоках. Природа этих источников и стоков выяснена сравнительно недавно. По-видимому, при этом важнейшую роль играют дефекты решетки высшего порядка — дислокации, границы зерен, микроскопические трещинки и т. п. Благодаря наличию подобных внутренних источников время установления термического равновесия в системе кристалл — точечные дефекты сравнительно слабо зависит от геометрических размеров кристалла. Однако при быстром охлаждении, например при закалке жидким азотом, точечные дефекты не всегда успевают уйти в стоки и как бы замораживаются в кристаллической решетке. Точечные дефекты в кристаллах могут [c.12]

Сорбция посторонних веществ из газовой или жидкой фазы протекает на активных поверхностных центрах. Центром на поверхности ионного кристалла может оказаться один из катионов, который, имея неполностью скомпенсированный заряд, обладает высоким сродством к электрону [57, с. 21]. Плотность центров этого типа достигает 10 м . Более активные центры образуются на поверхностных дефектах, например, на кристаллографических ступенях или в точках пересечения дислокаций с поверхностью, где поверхностная энергия существенно выше. [c.61]

И наконец, нужно указать на самую грубую форму дефектов в кристаллах-трехмерную неупорядоченность. Ее примерами являются поры и полости, встречающиеся в чугунных болванках, а также микро-и макроскопические включения частиц самых разнообразных чужеродных веществ. Более или менее регулярная трехмерная неупорядоченность возникает в структуре многофазных сплавов металлов. В связи с особым, подчас очень сложным равновесным распределением составных частей сплава между жидкой и твердой фазами, зерна кристаллов иногда различаются по составу. Такие структуры используются для модификации свойств применяемых материалов, поскольку трехмерные дефекты оказывают большое сопротивление перемещению дислокаций и увеличивают прочность материала. [c.66]

В жидких кристаллах наблюдаются разные виды дефектов, которые могут быть строго регулярными благодаря жидкому характеру среды. Упругая энергия, связанная с наличием дефектов, стремится прийти к равновесию, и эти дефекты принимают конфигурацию, которая соответствует минимуму энергии и называется текстурой. Дефекты жидких кристаллов исследованы в многочисленных работах [4, 5, 23, 74, 90, 94, 102]. Мы наблюдаем дислокации (ребра и винты) и фокальные изгибы в смектиках и холестериках. Дисинклииации присутствуют в трех основных видах жидких кристаллов. Дислокации и фокальные изгибы релаксируют в нематиках, что отчетливо проявляется в переходах смектик — нематик. [c.309]

Известно, что при кристаллизации из жидкого состояния кристаллическая решетка металлов не отвечает идеально упорядоченному состоянию (обнаруживается ряд дефектов). Такими являются узлы решетки, не занятые ионами (дырки), искривлеиие плоскостей кристаллической решетки (дислокации) и т. д. Длительное нагревание металла упорядочивает решетку кристаллов [c.107]

Другой пример связан с регистрацией макрорелаксационных процессов в полимерных нематических жидких кристаллах. Мы уже несколько раз упоминали о жесткоцепном волокнообразующем полимере поли-п-бензамиде (ПБА). В соответствии с теорией Флори (см. гл. I и VI) этот полимер при молекулярных массах порядка 10 и концентрациях порядка 10% образует нематическую фазу. Однако фаза эта неупорядс ченна в том смысле, чтО имеет как бы поликристаллическую структуру. Объем раствора распадается на малые домены, границы между которыми образованы дисинклинациями, играющими ту же роль, что дислокации в обычных кристаллах. [c.279]

Основные виды адсорбции по энергетике взаимодействия были уже рассмотрены выше (гл. 5), но адсорбент-катализатор нас интересовал лишь с точки зрения снижения энергии активации реакций, идущих в газовой среде. Здесь мы рассмотрим механизм адсорбции на границе раздела фаз. Значительная неуравновешенность частиц, образующих поверхность раздела, создает свободную энергию поверхности, которая распределена неравномерно, особенно на границе раздела газ (или жидкий раствор) —твердое тело, так как граница раздела со стороны газа или жидкой фазы в силу своей подвижности в большей степени подвержена релаксаци.ч. На границе раздела твердой фазы наряду с участками высокой активности наблюдаются участки малой активности. Так, например, наиболее активные участки металлических поверхностей — скопления вакансий, выходы краевых или винтовых дислокаций, наличие примесных атомов и ступеней, образующихся на кристаллической поверхности (см. гл. 4). Нарушения кристаллической структуры особенно характерны для тонкораздробленных кристаллов, обладающих высокой активностью. Такого типа кристаллы и используются в качестве катализатора после осаждения их на какой-нибудь инертной подложке. Образование на поверхности кристаллов центров различен активости схематически показано на рис. 117. [c.216]

Развитие физики твердого тела характеризуется все возрастающим вниманием исследователей к изучению структурных и концентрационных несовершенств реальных кристаллических материалов, имеющих различную физическую природу и различные пространственные масштабы. В настоящей монографии мы не будем касаться вопроса о формировании и роли неоднородностей, характеризз емых хотя бы в одном направлении протяженностью порядка межатомных расстояний в кристалле (атомы растворенного вещества, междоузельные атомы, вакансии, дислокации, дефекты упаковки и т. п.). Присутствие таких неоднородностей приводит к существенному отличию локальных свойств кристаллов от их усредненных характеристик. В ряде случаев это обстоятельство и определяет применимость материала для тех или иных технических целей. Вследствие такого полон ения большое значение приобретает установление связи условий образования кристаллов [1], например, с плотностью и распределением дислокаций в них [2]. Указанный вопрос интересует многих ученых, изучающих рост кристаллов из паров и жидкой фазы, он важен для специалистов, работающих в различных направлениях [3]. [c.7]

Если в жидкой фазе присутствзгют примеси в относительно больших количествах, то они влияют на кинетические характеристики процесса и смещают температуры равновесия жидкость — кристалл, а также меняют плотность активных точек роста на перемещающейся поверхности кристалла. Кроме того, примеси наследуются в какой-то мере твердой фазой и меняют ее свойства [154]. Получение желательного распределения примесей требует привлечения специальных способов кристаллизации, нахождение которых должно быть облегчено построением соответствующей теории. Аналогичное положение имеет место при осаждении из пара [155, 156]. Изменение распределения примесей путем варьирования временной зависимости скорости кристаллизации требует построения теории захвата инородных атомов и образований из жидкости [14]. Свойства кристалла данного химического состава во многом определяются его структурным состоянием (количеством и распределением дефектов строения кристаллической решетки различного типа [139]). Так, например, плотность и распределение дислокаций, образующихся в кристаллах при их формирований из расплава, существенно зависят от скорости перемещения фронта фазового превращения и от атомного механизма процесса. При этом возможно образование линейных дефектов как непосредственно при кристаллизации, так и при охлаждении от температуры плавления. Решение вопроса о выращивании кристаллов, имеющих высокое структурное совершенство, необходимое для нужд науки и техники, должно основываться на специальной теории. [c.250]

ТОПОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ — химич. реакции, происходящие в твердой фазе, при к-рых процесс локализован на границе раздела твердое исходное вещество — твердый продукт реакции. Примеры Т. р. представ,ияют дегидратация кристаллогидратов (твердые фазы — кристаллогидрат и обезвоженный продукт), окисление металлов (твердые фазы — металл и окисел металла) и т. д. Название топохимические было предложено в 1918 Кольшут-тером и в буквальном переводе означает реакции, протекание к-рых связано с определенным местом в кристалле (от греч. тояое — место). Основные черты Т. р. в значительной мере определяются том, что реагирующие атомы, молекулы или ионы, образующие кристалл, жестко закреплены в узлах кристаллич. решетки и лишены той подвижности, к-рой они обладают в газовой и жидкой фазах. Реакционная способность атомов или ионов в сильной степени зависит от того, в каком месте кристалла они находятся (в объеме, на поверхности грани, на ребре кристалла, на его вершине нли на пороге дислокации). В связи [c.109]

Согласно Грею [1], для нематических жидких кристаллов известны четыре текстуры планарная, центрированная, геометрическая и каплевидная. Планарная (гомогенная) текстура образована молекулами, лежащими параллельно стеклам и формирующими двулучепреломляющие области с пpeдпoчтиfeльнoй ориентацией их оптических осей. В препарате наблюдаются линии (темные или светлые в зависимости от угла поворота предметного столика поляризационного микроскопа), видимые и в обычном свете, расположенные как на стекле, так и в глубине образца. В месте касания подложки линия практически неподвижна, а в толще препарата способна легко менять свою форму. Иногда можно видеть, как линия бесследно исчезает в объеме. В предыдущих главах уже указывалось, что такие линии являются разрывом оптической однородности анизотропной среды и по аналогии с дислокациями в кристаллах названы ди-синклинациями [5]. Такая аналогия позволяет считать дисинклинации границами доменов, внутри которых сохраняется определенная ориентация (или определенный закон изменения ориентации) оптических осей молекул. [c.115]

Следует подчеркнуть, что аналогия между жидким и твердым веществом используется двояко. При создании теории процессов взаимодействия и распада в твердых телах в значительной степени используются существующие представления о растворах электролитов, тогда как для объяснения строения жидкостей применяются кристаллоподобные модели и делаются попытки истолковать физические свойства жидких фаз (сжимаемость, вязкое течение и др.) в рамках представлений о дефектах (вакансиях), впервые постулированных для кристаллов [35]. Тем не менее энтропии жидких веществ не удается объяснить на основе кристаллоподобной модели. Обзор работ, в которых рассматриваются различные модели, предложенные для объяснения свойств жидкостей, был дан Турнбуллом [36[. Е5 одной из таких моделей жидкость рассматривалась как кристалл с очень большим числом дислокаций [37]. Ссылки на другую литературу по этому вопросу, в частности о расплавах солей, можно найти в работах [38]. [c.118]