Дислокации причины образования

Структурными несовершенствами являются внутренние. дефекты. В кристаллической структуре могут образоваться пропуски — вакантные места. В сплавах такие вакансии образуются преимущественно вблизи чужеродного атома. Структуры с пропусками называются дефектными. Другое очень важное несовершенство в строении кристаллов — смещения друг относительно друга целых атомных блоков, так называемые дислокации. Дислокациями в настоящее время объясняется целый ряд свойств твердого тела вообще — как прочностные, так и физико-химические. Дислокации бывают разных видов, причины образования их довольно сложны. Изучение причин образования дислокаций, влияния на свойства твердого тела, распространение их — специальная область исследования. [c.98]

Энергия активации процесса возникновения дислокаций не может быть обеспечена тепловым колебанием атомов. Одной из главных причин их образования является действие на кристалл внешних механических напряжений, вызывающих в кристалле деформации сдвига, среза, изгиба и т. д. Обычным источником дислокаций являются, по-видимому, механические напряжения при росте кристаллов. Причиной образования дислокаций могут быть также термические напряжения в кристалле при наличии перепада температур его различные участки расширяются неодинаково, уменьшение появляющихся при этом напряжений может происходить за [c.92]

Однако использованное в этих работах для вычисления параметра кристаллической решетки смещение линий на рентгенограмме, являясь результатом изменения межплоскостного расстояния перпендикулярно к поверхности образца, может быть вызвано двумя причинами образованием твердого раствора внедрения или возникновением остаточных напряжений первого рода, вызванных наличием в поверхностном слое железа коллекторов, заполненных водородом под высоким давлением. М. М. Швед [76] разработал остроумный метод раздельного определения изменения параметра кристаллической решетки, вызванного образованием твердого раствора, и изменения параметра решетки, вызванного появлением напряжений первого рода, а также вычисления величины этих напряжений. Метод основан на съемке рентгенограмм под углом 90° и под ф<90° (обычно 4l3 = 45°). Изменение истинного параметра решетки наблюдалось в пятом знаке (Аа== 0,00002 нм), что нах.одится в пределах ошибки измерения [77]. Таким образом, насыщение поверхности армко-железа водородом приводит к возникновению остаточных напряжений первого рода, а истинный параметр кристаллической решетки не меняется. Это может служить доказательством отсутствия твердого раствора атомо)в водорода в наводороженном железе. Причиной наблюдаемого увеличения параметра решетки являются только остаточные напряжения сжатия, вызванные появлением и развитием в приповерхностном слое железа пустот микроскопических и субмикроскопических размеров (начиная от скопления вакансий и дислокаций). [c.22]

При захвате примеси растущим кристаллом она может войти в узлы кристаллической решетки, образуя твердый раствор замещения, или в междоузлия, образуя твердый раствор внедрения, а также включения, состоящие из взвешенных частиц. В кристалле при этом будут возникать напряжения или деформация, являющиеся причиной образования дислокации. Это является причиной изменения и механизма и скорости роста кристаллов, что часто сопровождается изменением формы кристаллов (но не типа кристаллической решетки), о чем уже говорилось выше. [c.110]

В соответствии с теорией дислокаций в процессе роста кристалла, особенно при массовой кристаллизации, его решетка искажается. Температурные градиенты у поверхности кристалла, возникающие вследствие неизотермичности кристаллизации, адсорбция примесей и другие причины приводят к появлению дислокаций, дефектов поверхности грани, которая оказывается не идеально плоской, а имеющей неровный рельеф. При кристаллизации из растворов, из газов, при образовании твердой фазы в результате химической реакции рельеф поверхности кристалла может иметь точечные нарушения, но часто приобретает форму плоских или винтовых, спиральных, уступов (ступенек), имеющих молекулярные или немного большие размеры. При росте кристалла, образующие его частицы присоединяются к ступеньке (к ее ребру), в результате чего спираль закручивается вокруг некоторого центра. Это приводит к появлению новых слоев. [c.246]

Следует отметить, что превращения, вызываемые перечисленными факторами, во всех случаях являются неравновесными. Они обусловлены образованием дефектов в кристаллической решетке, явлениями позиционного разупорядочения и т. д. Облучение, в частности, может быть причиной образования точечных дефектов, которые, вызывая искажение решетки, приводят к небольшим сдвигам атомов, соответствующим превращениям со смещением. При механических воздействиях также образуется большое число дефектов, в частности дислокаций. Эти дефекты особенно возле границ зерен облегчают образование зародышей новой фазы, способствуя полиморфному превращению. [c.62]

Причины образования дислокаций. Энергия активации процесса образования дислокаций составляет значительную величину порядка 10... 100 эВ. Это означает, что не только при нормальной, но даже при температуре, близкой к температуре плавления, их равновесная концентрация должна быть очень мала. Однако, как уже указывалось, в реальных кристаллах плотность дислокаций достигает очень больших значений и редко бывает меньше 10 ... 10 см . Отсюда следует, что дислокации относятся к неравновесным дефектам, при образовании которых энергия кристаллической решетки возрастает гораздо больше по сравнению с возрастанием за их счет энтропии и, следовательно, энергия Гиббса кристаллического тела увеличивается. [c.92]

Некоторые закономерные отклонения от правильного строения кристалла, возникающие или в процессе образования его, или в результате последующих механических воздействий, или по другим причинам, называют дислокацией кристаллов. Известны различные виды дислокации кристал-лов. На рис. 51 представлен пример дислокации, которая возникает при срастании двух кристаллов, обладающих близкой (но не одинаковой) ориентацией. Характер и концентрация дислокаций, устранение имеющихся или возникновение новых могут сильно влиять на свойства кристаллов и, в частности, на их механическую прочность. [c.144]

Опишите причины образования и свойства дислокаций, методы определения их плотности и приведите значения этой плотности в совершенных и деформированных кристаллах. [c.102]

Дефекты или включения примесей могут облегчать образование зародышей, так как Ag может при этом уменьшаться. Это зависит от соотношения энергий на границе раздела между фазой продукта и, с одной стороны, дефектом, а, с другой стороны, — исходной фазой. При наличии примесей эффективность образования зародышей зависит от вида примеси, ее кристаллической структуры и т. д. Образование зародышей такого рода называется гетерогенным оно часто происходит не только в местах включения примесей, но и на границах зерен и дислокациях. Преимущественное образование зародышей на границах зерен и дислокациях объясняется следующими причинами. Как уже говорилось, образование зародышей (3 в чистом кристалле а происходит тогда, когда изменение свободной энергии за счет образования более стабильной фазы (3 превышает величину свободной энергии, необходимой для образования поверхности зародышей этой [c.149]

Рассмотрим подробнее каждую из названных причин образования дислокаций. [c.297]

Однако если бы не образовывались новые дислокации в объеме кристалла, плотность дислокаций, прорастающих из затравки, уменьшалась бы по мере увеличения длины кристалла вследствие выхода дислокаций, не параллельных направлению роста, на поверхность кристалла. В этом процессе весьма существенна роль вакансий их избыточная концентрация в кристаллах может вызвать движение и последующее удаление дислокаций из объема кристалла, но может послужить и причиной образования новых [c.297]

В зависимости от метода и условий выращивания монокристаллов роль каждого из этих механизмов может быть различной, однако основными причинами образования дислокаций являются термические напряжения, обусловленные неоднородным распределением температур в слитке, а также проникновение дислокаций из затравки. [c.80]

Двойниковые границы имеют различную плотность и ориентацию. Ростовые двойники обычно широкие и свободны от дислокаций. Двойники деформации встречаются часто как близко расположенные линейные границы. Между ними имеется значительная плотность дислокаций. Могут быть выделены по крайней мере три причины образования двойников 1) частицы Si , захваченные растущей лентой 2) поверхность раздела затравка—растущий кристалл 3) нестабильности роста, наблюдаемые как отдельные изменения размеров ленты. [c.83]

Кристаллическая поверхность твердого тела неоднородна. На ней всегда имеются микроскопические участки, занятые химически активными группами атомов и так называемые поверхностные активные центры, служащие центрами адсорбции. Одной из причин их появления может служить выход разных кристаллических плоскостей на поверхность. Роль такого центра может играть также поверхностный атом основной кристаллической решетки со свободной связью. Появление активных центров может быть связано с неустранимыми дефектами поверхности, например с местом выхода на поверхность дислокаций, где кристаллическая решетка сильно возмущена и где в результате этого возникают очень активные поверхностные атомы. Причиной неоднородности поверхности могут стать способ и характер предварительной ее обработки, приводящей к образованию на монокристаллах ступеней, уступов, широких террас и других подобных дефектов, а также микроскопические примеси постороннего вещества, загрязняющего поверхность. [c.181]

СКИХ деформаций сдвига. Это вызовет при охлаждении кристал- лов образование структурных дефектов — дислокаций, плотность которых только по этой причине может достигнуть весьма больших значений (до 10 м" ). Структурные дефекты, как известно, ухудшают свойства кристаллов, поэтому при выращивании монокристаллов предпринимают различные меры, чтобы поверхность раздела кристалл — расплав имела плоскую форму. Сохранение плоского фронта кристаллизации важно также для равномерного распределения примесей в поперечном сечении монокристалла. Чтобы избежать этих недостатков и создать достаточно однородное распределение температуры в расплаве и кристалле, последний в процессе роста вращают со скоростью до 50 об/мин, а тигель вращают в обратном направлении со скоростью до 30 об/мип. [c.59]

Подробные исследования роста кристаллов были предприняты Р. Каишевым на примере электрокристаллизации серебра. Наблюдения показали, что некоторые осадки отличаются спиральной симметрией и при нарушениях или сдвигах в кристаллической решетке кристаллизация сопровождается спиральными движениями ступени роста (рис. 95). Подобные представления о сдвиговой дислокации в кристаллической решетке объясняют возможность спирального роста граней кристаллов, когда он может происходить непрерывно, без образования двумерных зародышей. Причиной спирального роста грани является такое нарушение структуры кристаллической решетки, при котором ступень роста имеется лишь на части грани толщина этой ступени постепенно уменьшается к середине грани. При росте такая ступень не исчезает, дойдя до конца грани, как на идеальном кристалле, а все время поворачивается, образуя на грани все новые слои. [c.396]

Для сплавов N —(20, содержащих до 20 % Со, увеличиваются п, НУ, Ов и р, несколько возрастают 6, содержания серы и водорода (последняя характеристика увеличивается плавно и непрерывно). Период решетки этих сплавов (табл. 112) возрастает от 0,360 до 0,368 нм (табличное значение для никеля а = 0,352 нм). Свойства изменяются, возможно, из-за образования твердого раствора кобальта в никеле. Одной из причин изменения свойств (л, НУ, 6, Ов), связанных с пластической деформацией сплавов, легированных кобальтом, является деформационное упрочнение вследствие изменения ширины и плотности дислокаций и характера их расположения. [c.173]

Образование и движение дислокаций. Выше было рассмотрено образование дислокаций за счет пластической деформации кристалла, однако это далеко не единственная причина их образования. Дислокации часто появляются в, процессе роста кристалла. Если отдельные блоки растущего [c.261]

Из макроступеней развиваются макроспирали, обнаружение которых в микроскоп служит доказательством роли винтовых дислокаций в процессах роста кристаллов. Конец микроспирали можно рассматривать как сферу с очень маленьким радиусом кривизны (порядка 10 м). Диффузия к такой сфере оказывается очень быстрым процессом (см. 37). Если стадия разряда на конце спирали протекает о большой скоростью, то вершина спирали начинает расти быстрее, чем остальная часть кристалла. Это является одной из причин образования дендритов при электроосаждении металлов из водных растворов и расплавов. В процессе электролитического роста кристаллов большую роль играет адсорбция органических веществ, которые специально добавляются в раствор или присутствуют в нем как посторонняя примесь. [c.319]

МИКРОТРЕЩИНЫ — трещины, выявляемые с помощью оптического микроскопа. Размеры их соизмеримы с элементами микроструктуры и измеряются тысячными долями миллиметра. Ширина (раскрытие) микротрещины переменна и уменьшается к концам ее до размеров, сравнимых с межатомными. Образование М. может происходить на разных стадиях изготовления материала и изделий (при литье, обработке давлением, резанием и т. д.), в процессе упрочняющей обработки, а также при разрушении изделий, предшествуя распространению магистральной трещины. Зарождение и докритиче-ское увеличение М. при нагружении изделий представляют собой первую стадию разрушения (рис.). Причиной образования М. является пластическая деформация, вызванная приложенным или возникшим в материале напряжением. В кристаллических телах под действием напряжения (вследствие взаимодействия дислокаций) возникает субмикротрещина, развивающаяся затем до микротрещины. Известно несколько дислокационных механизмов образования М., один из к-рых — образование М. в частицах карбидных или неметаллических включений, способствующих концентрации напряжений. Более 90% микротрещин в технических поликристаллических металлах возникает по этому механизму. На Л1ШПИ или вблизи М. существуют значительные напряжения, уменьшающиеся по мере удаления от нее. Количество, размеры и распределение М. определяют инкубационный период разрушения. В металлах иочти всегда есть или появляются (на самых ранних этапах деформирования) микротрещины. Их количество в иоверхностных слоях (порядка нескольких микрометров) в два-три раза больше, чем в объеме. При деформировании сосуществуют два процесса образование микротрещин и их рост. М. обнаруживают с помощью ультразвуковой дефектоскопии, электроиндуктивной дефектоскопии, люминесцентного метода дефектоскопии и др., а также [c.823]

Другая причина образования дефектов при методе вытягивания из расплава — напряжения, возникающие при быстром ох-лалсдении кристалла до комнатной температуры. Такие напряжения могут быть вызваны температурными градиентами в используемой установке для вытягивания или тем, что кристалл слишком быстро извлекается из системы и сразу охлаждается до комнатной температуры. В этих условиях температура разных частей кристалла будет неодинаковой. В результате возникнут различия в размерах областей, выделенных в разных частях кристалла. Если эти различия приведут к упругой деформации, то они исчезнут, когда кристалл попадет в изотермические условия. Если же при высокой температуре возникнет неоднородная пластическая деформация, то весь кристалл при охлаждении до комнатной температуры может оказаться неравномерно упруго напряженным. Если в результате деформации возникнут дислокации или границы зерен, то эти дефекты останутся при комнатной температуре и повторный отжиг кристалла после того, как он был охлажден до комнатной температуры, может оказаться не очень эффективным. Лучше отжигать кристаллы, начиная с температуры роста, без предварительного охлаждения их до комнатной температуры. [c.209]

Большое количество опытных данных качественно подтверждает механизм винтовой дислокации. Спиралеобразные формы роста наблюдают не только при образовании кристаллов из паровой фазы [67, 70а, б], а также в случае кристаллизации из растворов [70—72] при электролизе последних [73—78] или при электролизе расплавленных солей [79] и т. д. Однако, за исключением нескольких случаев [70а, б], вместо спиралей, состоящих из одноатомных или мономолекулярных ступеней, как это представляется рассматриваемой моделью, в действительности наблюдаются гораздо более высокие ступеви (порядка 10" А). Наблюдается также, что расстояние между макро -ступенями в этих спиралях значительно больше предсказанного теоретически, что дает возможность наблюдать ступени и спирали даже при сравнительно небольшом увеличении (например, при стократном). Для объяснения столь высоких ступеней в этих спиралях было высказано предположение, что одна спираль может образоваться из множества винтовых дислокаций (или групп дислокаций), что и является причиной образования высоких ступеней [67, 72, 79]. [c.327]

Эта картина нуждается в двух поправках во-первых, вакансия в кристалле физически активна (см. 1.10—VI.22) и скорее должна рассматриваться как размытое электронное облако, а не как вакуум во-вторых, вакансиям нет надобности диффундировать к поверхности кристалла. Им гораздо проще не только по геометрической, но и по энергетической причинам стекать на дислокациях с образованием микрокаверн. Такие мйкрокаверны снимают в какой-то мере напряженность в решетке, вызванную дислокациями. [c.403]

Под воздействием напряжений картина перераспределения водорода значительно усложняется, так как при этом образуется множество новых ловушек водорода, часть из которых -обратимые. При нагружении основными ловушками водорода становятся зоны с максимальными трехосными напряжениями вблизи концентраторов типа острых надрезов и микротрещин, в местах скоплений плоских заторможенных дислокаций, причем образование таких дислокационных скоплений происходит зачастую по причине неоднородности пластической деформации на начальных ее этапах при напряжениях ниже предела текучести. Предполагается, что такие лсшушки , или как их еще называют -области объемного растяжения - должны быть более мощными ловушками для водорода по сравнению с дислокациями и границами зерен. Возникновение упругих напряжений приводит к уменьшению эффективного коэффициента диффузии и повышению предельной растворимости водорода, а сами области с максимальными трехосными напряжениями, как концентраторы напряжений и водорода, являются наиболее вероятными местами зарождения трещин в условиях замедленного разрушения стали. В количественном отношении при наличии напряжений равновесная концентрация С водорода в локальных областях кристаллической решетки зависит от исходной С , парциального молярного объема водорода в стали V и растягивающих трехосных напряжений р, определяемых шаровой составляющей тензора напряжений [25] [c.37]

Лля низкоуглеродистых сталей, из которых изготовлена значительная доля крупногабаритных конструкций, при длительной эксплуатации в условшк повьпиенных температур может наблюдаться старение материала вследствие образования атмосфер Коттре.1ша на дислокациях. Другой возможной причиной этого явления считают выделение дисперсных частиц прп распаде твердого раствора [49]. Этот процесс заметно протекает уже при температурах от 50 до 150 С, которые весьма обычны, например, в [ефтепереработке и нефтехимии. [c.27]

Большинство дефектов упаковки в пленке зарождается на границе с подложкой. Это доказывают одинаковые размеры замкнутых фигур роста (имейщих в случае ориентации (111) вид равносторонних треугольников), которые увеличиваются с увеличением толщины пленки. Дислокации, присутствующие в подложке, распространяются и в эпитаксиальный слой. Помимо этого, дополнительным источником возникновения дислокаций в пленке являются механические нарушения поверхности. Зародыши кристаллизации часто образуются на механических нарушениях. Однако наиболее важной причиной появления дефектов упаковки в осажденном слое является неполное удаление остаточного окисла с поверхности подложки до начала эпитаксиального роста. Наличие островков окисного слоя вызывает появление ступенек на поверхности подложки, которые и служат исходными участками для образования дефектов. [c.140]

Взаимодействие дислокаций с выделениями и влияние IIX на К Р. Эта гипотеза предполагает, что влияние дисперсионного твердения на сопротивление КР происходит благодаря взаимодействию дислокаций с выделениями, которые образуются прн твердении [144, 234—237]. На высокопрочных- алюминиевых сплавах после деформации наблюдается характерное распределение дислокаций. В материалах с низким сопротивлением КР наблюдаются узкие линейные скопления большого количества дислокаций, направленные к границам зерен. Это скопление дислокаций упирается в границу зерен. В материалах, состаренных на пониженное сопротивление КР, группы дислокаций по полосам скольжения состоят из днслокаций неправильной кривизны и многих дислокаций в виде нетель. Понятно, что препятствие, возникающее при движении дислокации через частицу, приводит к изменению пути скольжения, и это является причиной того, что сопротивление КР в высокопрочных алюминиевых сплавах понижается в присутствии частиц, которые перерезаются при пластической деформации, т. е. не препятствуют образованию [c.294]

Присутствие дислокаций заметно сказывается не только на мех. св-вах кристаллов. При пересечении дислокаций возникают точечные Д., дислокации способствуют адсорбции примесных атомов, они облегчают диффузионные процессы, рассеивают электроны и т. п. В ряде случаев искажения решетки в области дислокаций м. б. причиной необычного протекания хим. процессов с участием твердых фаз. Пример-фотодимеризация антрацена или его производных. В ненарушенной, свободной от дислокаций решетке кристалла антрацена расстояния между двойными связями, принимающими участие в образовании димера, слишком велико и фотодимеризация не происходит. В зоне дислокаций обычный для антрацена кристаллохим. порядок расположения молекул нарушается таким образом, что двойные связи двух соседних молекул антрацена становятся примерно в два раза ближе. Благодаря этому фотодимеризация кристаллич. антрацена происходит гл. обр. только там, где есть дислокации. Механохим. активирование твердых тел их измельчением связано в первую очередь с образованием дислокаций, концентрация к-рых возрастает до 10 см [c.30]

Получение монокристаллов но методу Чохральского сопровождается непрерывным рассеиванием теплоты с его поверхности, в результате чего в слитке возникают градиенты температуры, величина которых зависит от интенсивности его охлаждения. Большие градиенты температуры могут вызвать значительные термонапряжения в кристалле. Если последние превысят предел упругости материала, то создадутся условия для образования дислокаций и других несовершенств монокрис-таллической структуры. Учитывая, что охлаждение монокристаллов происходит в интервале температур, включающем и область пластического состояния материала, отмеченная причина возникновения дефектов в монокристалле становится очевидной. [c.109]

Для исследования причин нестабильности физических свойств синтетического кварца и факторов, влияющих на образование ростовых дефектов кристаллов, во ВНИИСИМС в 1957 г. на базе систематического анализа результатов лабораторных и опытнопромышленных циклов кристаллизации был оптимизирован процесс синтеза и совместно с технологами опытного производства разработаны вначале технологический регламент синтеза пьезокварца для серийного завода, а в дальнейшем — промышленные процессы получения всех разновидностей технического кристалло-сырья кварцевой группы. В распоряжение института поступили результаты опытов по синтезу кварца, проведенных на разнотипном автоклавном оборудовании объемом от 1 до 12 000 л в широком диапазоне физико-химических условий при температурах до 500 С и давлении до 280 МПа. Такое положение достаточно наглядно характеризует значительное расширение экспериментальных возможностей ВНИИСИМС в период отработки промышленного метода синтеза пьезокварца. Экспериментальные исследования показали, что пониженное качество кристаллов связано с захватом примеси коллоидно-дисперсной фазы, выделяющейся из раствора. Для производства кристаллов пьезокварца, удовлетворяющих по качеству требованиям радиопромышленности, были отработаны режимы кристаллизации, исключающие захват этой примеси. Выявлены и устранены также факторы, вызывающие образование трещин и включений в кристаллах, детально исследован механизм формирования ростовых дислокаций в кварце и их влияние на оптические свойства синтетического кварца. Результаты технологических исследований были сопоставлены с данными измерений внутреннего трения в кварце, проведенных [c.12]

Дислокационная структура и процессы роста. Собирание ростовых дислокаций в жгуты и стенки по мере развития акцессорного рельефа — весьма характерный процесс для пинакои-дальных кристаллов кварца. Как уже отмечалось, дислокации не являются причиной формирования ячеистого рельефа. Такой рельеф образуется и на полностью бездислокационных кристаллах как форма проявления неустойчивостей при нормальном механизме отложения вещества. Характерная особенность рельефа типа булыжная мостовая — наличие нескольких порядков ячеистости. Это наблюдалось во всех без исключения исследованных кристаллах с таким видом рельефа. На толстых кристаллах наблюдается до трех порядков ячеистости, причем самые мелкие ячейки имеют размер 0,5—1,5 мм. Можно предполагать, что именно этот размер и будет характерным. Существование более крупных (более ранних по времени образования) ячеек связано с тем, что границы между ними, очевидно, закреплены скопляющейся там примесью. [c.94]

В синтетических аметистах, как и в природных, весьма широко распространены и бразильские двойники. Причем они также образуются лишь на / -гранях. Электронно-микроскопические исследования бразильских двойников показали, что они состоят из / -ламелей толщиной от 10 до 200 нм. Причина массового образования двойников в аметисте не ясна, можно полагать что они релаксируют напряжения, возникающие при вхождении в кварц структурной примеси железа. Данные рентгеновской топографии показывают, что кристаллы синтетического аметиста характеризуются высокой степенью дефектности плотность ростовых дислокаций в них не поддается непосредственному подсчету и заведомо превышает 10 /см . [c.195]