Дислокации и движение ионов

Представляется вероятным, что движение ионов серебра по свободной поверхности кристаллов, по внутренним поверхностям субструктуры и вдоль каналов краевых дислокаций вносит существенный вклад в ионную проводимость при низких температурах. В присутствии адсорбированного слоя желатины движение по свободной поверхности кристаллов может быть прекращено, но и в этом случае ионы серебра еще могут диффундировать по внутренним поверхностям и вдоль каналов дислокации. [c.416]

Но для большинства минералов поверхностный барьер мало отличается от энергии активации движения дислокации сквозь решетку, равной энергии активации образования перегиба на линии дислокации, если сопротивление оказывает главным образом сила Пайерлса. Например, для оливина обе величины близки к 200 кДж/моль. Поэтому не удивительно, что для ионных и ионно-ковалентных кристаллов, в которых сила Пайерлса велика, адсорбционное пластифицирование проявляется лишь при действии сред, обладающих достаточно большой поверхностной активностью. Так, вода, понижающая поверхностную энергию фторида лития на 30%, а хлорида натрия — на 75%, практически не влияет на движение дислокаций в первом случае, но вызывает ярко выраженный эффект (увеличе- [c.88]

Естественно, что вклад различных механизмов рассеяния в суммарное времй релаксации зависит от температуры кристалла. По мере изменения энергии носителей заряда роль одних механизмов рассеяния уменьшается, а других возрастает. Поэтому характер движения носителей заряда под действием внешнего поля зависит от того, какой из механизмов рассеяния является преобладающим в данном интервале температур. При очень низких температурах в выражении (391) можно учитывать только рассеяние на нейтральной примеси, точечных дефектах и дислокациях. С повышением температуры роль этих механизмов уменьшается по сравнению с рассеянием на ионах примеси. При высоких температурах доминирующим становится рассеяние на фононах. Поэтому можно считать, что подвижность носителей в зависимости от температуры, согласно формулам (446) и (448), будет определяться соотношением вида [c.251]

Проведенные опыты подтверждают наше предположение о механизме водородного охрупчивания, согласно которому сущность водородного охрупчивания заключается в затруднений пластического течения, т. е. движения дислокаций в связи с проникновением в них ионов водорода (см. гл. УП). [c.86]

Консервативное движение дислокаций определяет макроскопическое скольжение в кристалле. В кристаллах, не обладающих жесткими и направленными связями (металлы, ионные кристаллы), это самый легкий способ перемещения дислокаций, поэтому эти кристаллы легко деформируются путем скольжения. В кристаллах с ковалентными связями (полупроводники) скольжение затруднено и наблюдается лишь при повышенных температурах (табл. 47). [c.325]

Дислокации одного знака (например, положительные) отталкиваются друг от друга, так как при этом сжатая область кристалла встречается с сжатой, а растянутая— с растянутой. Дислокации разного знака притягиваются друг с другу. Можно показать, что сила взаимодействия между дислокациями обратно пропорциональна расстоянию между ними. Как и ионы в кристалле образуют решетку, так и дислокации стремятся к упорядоченному расположению, при котором каждая положительная дислокация оказывается окруженной отрицательными и наоборот. Очевидно, что взаимодействие дислокаций будет препятствовать их движению и пластичность в этом случае будет уменьшена. Это явление объясняет так называемый наклеп при холодной обработке металлов, сопровождающийся уменьшением пластичности. [c.336]

Вопрос о взаимодействии точечных дефектов, дислокаций и поверхностных дефектов в ионных кристаллах заслуживает самого серьезного внимания. Обращаясь к истории вопроса, заметим, что явления, возникающие вблизи дислокаций весьма аналогичны эффектам на поверхности кристаллов. Продолжая исследование А. Ф. Иоффе и его учеников по изучению поверхностных свойств реального ионного кристалла, А. В. Степанов в 1932 году открыл явление возникновения электрического потенциала на гранях ионных кристаллов при их пластической деформации, названное эффектом Степанова . Было показано, что генерация зарядов имеет при этом место в полосах скольжения. Таким образом были открыты заряженные полосы скольжения (в терминологии 30-х годов), или заряженные дислокации (в терминологии 70-х годов). Носителями эффективных зарядов в кристаллической решетке являются точечные дефекты строения (вакансии, межузловые ионы и т. п.). Поэтому возникновение заряженных линейных дефектов возможно лишь при захвате или потере ими дефектов нулевого порядка. Таким образом, установив эффект заряжения дислокаций при их движении, А. В. Степанов тем самым экспериментально обнаружил взаимодействие линейных и точечных дефектов. [c.93]

S)to дало возможность определить свободные энергии образования положительных и отрицательных ионных вакансий вблизи дислокаций [45]. Движение дислокаций в электрическом поле было показано как в опытах с переменным током (микроволновый диапазон волн [46]), так и в опытах с постоянным током (миграция ямок травления [47]). Заряженный линейный дефект (дислокация) с цилиндрическим пространственным зарядом по своей природе аналогичен как поверхностному заряду на границе раздела с примыкающим к ней приповерхностным зарядом, так и заряженному точечному дефекту с его сферической ионной атмосферой Дебая — Хюккеля. [c.563]

Важнейшей количественной характеристикой дислокаций является вектор Бюргерса. Рассмотрим два участка одной и той же кристаллографической структуры, один из которых содержит дислокацию (рис. 2-10, а, б). Начиная от какой-то точки А и переходя последовательно от иона к иону, окружим определенную область в плоскости сечения бездефектного участка замкнутым контуром. Затем, произведя точно такое же число трансляций, перенесем этот контур в участок, содержащий дислокацию. Построенный таким образом контур окажется незамкнутым. Чтобы замкнуть его, нам придется дополнить контур некоторым вектором е, который и называется вектором Бюргерса. Из самого определения вектора Бюргерса следует, что для контура, окружающего несколько дислокаций, он равен сумме их векторов Бюргерса. Величина в щироко используется в уравнениях для расчета энергии дислокации, скорости их движения и др. [c.57]

Рассмотрим в качестве примера движение в кристаллическом теле дислокации через случайную сетку одинаковых точечных препятствий [55, рис. 188]. Под действием внешних сил дислокация перемещается в направлении препятствий и зависает на них (рис. 2-12, кривая ), выгибаясь до равновесного радиуса кривизны, определяемого силой линейного натяжения дислокации. Угол огибания скользящей дислокацией препятствий будет различным в зависимости от расстояния между ними. Вследствие линейного натяжения дислокации последняя воздействует на препятствие с определенной силой F. При F>Fo Fo — минимальная сила, необходимая для преодоления препятствия) дислокация пересекает энергетический барьер и движется дальше, пока не образуется конфигурация с углами а>акр для всех касающихся дислокации препятствий и ее движение становится невозможным (рис. 2-12, кривая 2). Увеличение сдвигового напряжения снова вызывает новое перемещение дислокации (кривая 3), конечным результатом которого является деформация сдвига тела. Изложенная схема позволяет понять механизм дисперсного упрочнения кристаллических систем ионного типа. [c.59]

Если в процессе массовой кристаллизации и гранулирования продукта затормозить движение дислокаций и предотвратить их выход на поверхность кристаллических блоков, объемная диффузия ионов к поверхности вещества будет в значительной мере подавлена. Добиться этого можно либо путем формирования в блоках вблизи их поверхности твердых растворов или двойных солей, либо введением в матрицу кристалла таких посторонних примесей, создающих точечные дефекты замещения, которые затрудняют движение дислокаций. Как уже указывалось в главе 4, внесение таких неорганических добавок существенно меняет свойства образца увеличиваются прочность и плотность гранул, снижаются гигроскопичность и слеживаемость. [c.205]

Кроме движения в направлении плоскости скольжения краевая дислокация может двигаться и в перпендикулярном направлении. Такой вид движения называют переползанием. Результатом такого движения является образование или исчезновение вакансии или ионов в междоузлиях (в зависимости от характера движения дислокации), поскольку чтобы продолжить или сократить неполную атомную плоскость, образующую дислокацию (на один ряд атомов), требуется присоединить к ней или удалить определенное число атомов. [c.148]

Оригинальный метод возможного обоснования экспоненциального закона был предложен Хиллом [64]. Исходя из результатов исследования реакций перманганата калия и металлов Хилл пришел к выводу, что впереди продвигаюш,ейся поверхности раздела ядра существуют зародыши ядер, для активации которых необходимо лишь, чтобы они могли захватывать ионы продукта реакции, диффундирующие вдоль подходящих для их движения путей впереди фронта реакции. Он предполагает, что если ядро образуется в узле сетки дислокаций, то ионы продукта могут диффундировать вдоль дислокаций в соседние узлы, где они и образуют новые активно растущие ядра. Он разработал математическую форму этой модели и показал, что при известных условиях эта модель приводит к экспоненциальному закону. В возможности существования механизма Хилла не приходится сомневаться однако следует указать, что он объясняет только более высокую скорость образования ядер по соседству с растущими ядрами. Другая возможность такого рода инфекции, которая может иметь место даже в отсутствие электронной и ионной подвижности, рассмотрена в предыдущем параграфе. Это автокаталитическая активация преимущественно вдоль линейных дислокаций, вызванная просто более низкой энергией активации но пути дислокаций. Следует также учитывать 1) сдвиги по границам зерен впереди продвигающейся границы раздела, вызывающие образование трещин, на которых ядра могут возникать в результате трибохимических процессов 2) захват на изломах дислокаций электронов, отдаваемых ядрами металла в результате термического возбуждения и главным образом 3) образование в результате объемных деформаций спиральных и призматических дислокаций, как описывают этот процесс Митчелл и соавторы [65]. [c.61]

Для силикатных пород нет точной информации о снижении о под действием воды. Обзор сведений по кварцу содержится в книге [257] и в работе [258], из которых видно, насколько велик разброс литературных данных. Однако можно считать, что свободная энергия негидратированной силоксановой поверхности кварца, обнажающейся при образовании ступеньки, вряд ли успевает сильно снизиться при физической адсорбции воды или при смачивании, а термоактивируемая химическая модификация поверхности с образованием силанольных связей требует большего времени. В то же время известно, что движение дислокаций в кварце может значительно облегчаться под действием воды. По схеме, разработанной Григгсом [259], в результате диффузии воды вдоль дислокаций образуются силанольные мостики =51—ОН. .. НО—51 =, которые легко рвутся в самом слабом месте (по водородной связи). Сопротивление движению дислокаций уменьшается, и поэтому диффузия ОН-групп (или, возможно, ионов Н+ или НзО+) контролирует подвижность дислокаций и, следовательно, скорость деформации. По сути, здесь мы имеем дело с явлением, близким к адсорбционному пластифицированию, только облегчение разрыва межатомных связей происходит в другом координационном окружении — не на поверхности, а в объеме. По-видимому, такой механизм возможен и в случае многих других силикатных минералов (оливин [260] и др.). [c.89]

Дислокации (линейные Д.) бывают двух видов краевые и винтовые. Краевая дислокация представляет собой край атомной плоскости, к-рая обрывается внутри кристалла, не доходя до его пов-сти. Движение дислокаций в кристаллах ответственно за процессы их пластич. деформации. Пластич. сдвиг в кристалле осуществляется не одновременным перемещением всех атомов (ионов), лежащих в данной плоскости (что потребовало бы весьма значит, напряжений), а последоват перемещением краевой дислокации от одной группы атомов к другой. В результате дислокация (граница зоны сдвига) выходит на пов-сть кристалла - происходит элементарный пластич. сдвиг вектор Ь фис. 2), длина к-рого равна величине сдвига, наз. вектором Бюргере а плоскость, проходящая через этот вектор и линию дисло- [c.30]

Бромид серебра. Хеджес и Митчелл [31] недавно показали, что при освещении прокаленных кристаллов бромистого серебра осадок серебра образуется в дислокациях внутри кристалла, даже если его нет на поверхности. Ионы брома в рещетке на свету диссоциируют на положительные дырки и электроны, например Вг 4-/ v—>Вг+е, и эти дырки и электроны диффундируют к тем местам, где они улавливаются. Улавливаются они как на поверхности, так и в дислокациях. Электроны улавливаются в дислокациях, но некоторые положительные дырки диффундируют к поверхности, где в результате реакции их с соседними ионами брома получаются молекулы брома. Последние выделяются, и в решетке образуются вакансии. Возникает пространственный заряд, который нейтрализуется при движении вакансий к дислокациям, где образуются зародыши серебра. Этот тип разложения твердого вещества возможен, однако, только в том случае, если вакансии обладают подвижностью, как в случае бромида серебра. Тем не менее он имеет общее значение, так как проливает свет на механизм образования зародышей внутри решетки твердого вещества. [c.313]

Образующиеся ионы получают затем ускорение и движутся по радиальным направлениям к экрану, ударяясь о который они дают изображение конца острия. Так как вероятность ионизации атомов гелия очень сильно зависит от локальной атомной структуры поверхности конца острия, то изображение на фосфоресцирующем экране будет отражать тонкие детали этой атомной структуры. Если условия опыта таковы, что острие имеет очень низкую температуру (менее 50° К), так что скорости теплового движения атомов газа очень малы, то степень разрешения проектируемого изображения будет зависеть только от радиуса попов гелия (или других ионов, таких, как ионы неона, аргона или водорода, которые также могут быть использованы [367, 376, 378]). Полученная таким образом микропроекция может иметь такое увеличение, что позволит видеть отдельные атомы и отдельные атомные вакансии. Р1а рис. 30 приведен пример изображения, полученного с помощью ионной проекции. На такого типа фотографиях можно непосредствепио видеть такие характерные детали, как границы зерен (степень неупорядоченности при переходе через границу оказывается удивительно низкой и простирается лишь на несколько межатомных расстояний [378. 381]) и группы дислокаций, вызываемых действием радиации. [c.131]

При больших скалывающих напряжениях величина скоплений определяется, по-видимому, характером препятствий, которые встречают дислокации в плоскости скольжения, а именно, распределением и степенью преодолимости препятствий. В монокристаллах чистых металлов сопротивление сдвигу обусловливается, в частности, взаимодействием параллельных дислокаций, лежащих в близких плоскостях скольжения, сидячими дислокациями, взаимодействием скрещивающихся дислокаций и возникновением при их пересечении уступов [201, 225], которые при последующем движении могут вызвать появление цепочек вакансий или межузловых ионов, и т. д. В поликристаллах решающую роль приобретают границы зерен [281]. В сплавах дислокации при своем движении должны преодолевать включения инородных атомов с той или иной степенью дисперсности препятствием движению служит также адсорбция на дислокациях внедренных атомов ( атмосфера Коттрелла ) [201, 232]. Особый интерес представляет взаимодействие дислокаций со свободной поверхностью кристалла [ИЗ, 117, 233]. [c.204]

Изучение кристаллических структур методами рентгеноструктурного (основан на дифракции рентгеновских лучей кристаллической решеткой вещества) и электронографического анализа (основан на дифракции электронов или нейтронов) показало, что реальные кристаллы отличаются от идеальных. В реальных кристаллах строгая пространственная периодичность нарушается из-за наличия дефектов кристаллической структуры. Многие свойства кристаллических тел объясняются наличием таких дефектов. Последние могут быть собственными, если они образуются вследствие теплового движения в кристалле, или примесными, если в кристалле появляются посторонние примеси, введенные случайно или преднамеренно. Дефекту. могут затрагивать одну или несколько элементарных ячеек или весь кристалл в целом. В технологии пигментов большой интерес представляют, например, такие дефекты, как ультрамикротрещины, определяющие прочность кристалла, что в свою очередь играет важную роль в процессах измельчения и диспергирования пигментов. Если в момент кристаллизации возникают механические помехи росту кристалла, в нем может возникнуть дефект, называемый дислокацией. При деформациях кристалла дислокации и их скопления могут перерастать в ультрамикротрещины. Во многих случаях в узлах кристаллической решетки могут отсутствовать структурные единицы, т. е. атомы, ионы или молекулы. Такие дефекты носят название вакансий. В пространстве между узлами (в междоузлии ) могут присутствовать атомы, ионы или молекулы, причем как свои собственные (принадлежащие веществу кристалла), так и примесные (принадлежащие другому веществу). Вакансии и наличие атомов, ионов или молекул в междоузлиях оказывают существенное влияние на оптические свойства пигментов (цвет, показатель преломления), их электропроводность, а также на скорость роста кристаллов, особенно при реакциях в твердой фазе. [c.182]

В кристаллах возможна также ассоциация между атомами примеси и дислокациями, сходная по природе с рассмотренной выше ассоциацией между точечными дефектами. Впервые такое явление наблюдалось в металлах подробно этот вопрос обсужден в работе Ван Бюрена [118]. В случае неметаллов ассоциация указанного типа встречается как в ионных, так и в ковалентных кристаллах. Примером ассоциации в ионном кристалле может служить взаимодействие между атомами донора и линейными дислокациями в германии [119]. При этом доноры препятствуют движению дислокаций [119, 120] и уменьшают необычно высокую скорость травления кристалла вблизи дислокаций [121]. [c.233]

ДНИ смешения компонентов. Быстрая массовая кристаллизация приводит к возникновению многочисленных дефектов кристаллов, в том числе и дислокаций, взаимодействующих друг с другом с образованием сложной пространственной системы дислокационных стволов. Последние являются артериями для внутри-блочной диффузии ионов, при гидратации которых на поверхности кристаллов появляются водно-солевые комплексы (ВСК) (см. главы 4 и 5)i В процессе сушки они частично диссоциируют таким образом, что вода выделяется в полости пространственных дефектов гранулы, а дегидратированные ионы участвуют в залечивании отдельных дефектов кристаллической структуры. Эти процессы, а также движение дислокаций под действием упругих сил, возникающих в гранулах при их формировании и высушивании, протекают сравнительно медленно. Поэтому время супгки гранулированного продукта определяется не столько продолжительностью удаления влаги из продукта, сколько временем его дозревания , сущность которого заключается в протекании указанных кристаллизационных процессов. Окончательное завершение их происходит и на последующих стадиях технологического процесса, а также на складе готовой продукции в течение примерно 1,5—2 сут. [c.36]

В процессах поверхностной диффузии большую роль играют активные центры сорбции и различные структурные дефекты поверхности [125], в частности существенное влияние на кинетику диффузии оказывают выходы дислокаций на поверхность кристаллов и поверхностные трещины, являющиеся местами скоплений диффундирующих ионов. Наличие посторонних примесей в приповерхностном слое (оксидов металлов, нерастворимых солей и др.), приводящих к торможению движения дислокаций и отравлению активных центров, а также к забаррикадированию поверхностных трещин, приводит к резкому торможению переноса массы и снижению поверхностной диффузии [126]. [c.101]

Перенос энергии посредством миграции экситонов может происходить только в изолирующих или полупроводниковых кристаллических телах. К таким телам относятся. молекулярные и ионные кристаллы, керамика, большая часть полимеров, полупроводники и пр. Экситонами называют возбужденные электронные состояния в кристаллах. В принципе экситон представляет собой пару электрон — дырка. Эта связанная пара — электрон в полосе проводимости и дырка в валентной полосе — как одно целое может двигаться через кристалл. Движение экситона через кристалл можпо представить себе как ряд рекомбинаций электронов и дырок с последующим поглощением освобожденной энергии. Возбужденная молекула окружена другими молекулами, которые способны воспринимать и переизлучать энергию возбуждения. Экситон мигрирует сквозь кристалл до тех пор, пока не произойдет взаимодействие с фонопами (рассеяние на фопонах) или атомами примесей, с дислокациями или точечными дефектами, которое приведет к потере энергии возбуждения. После этого экситон может быть локализован и захвачен ловушкой. Энергия экситона растрачивается на флуоресценцию или иногда на химические превращения молекул ловушки. Роль экситонов в процессах, происходящих в неорга- [c.311]

Влияние дислокаций на электрические свойства ионных кристаллов [55, 56] проявляется в увеличении ионной проводимости при пластическом деформировании материала и возникновении электрического потенциала на поверхности деформируемых образцов в отсутствие внешнего электрического поля (эффект Степанова). Первый эффект связан как с переносом заряда дислокациями, так и с увеличением концентрации носителей заряда. При напряжениях выше предела текучести возрастание проводимости определяется главным образом вакансиями и меж-узельными атомами, возникаюнщми при движении дислокаций и их аннигиляции, в процессе пластического деформирования. Перенос заряда дислокациями и появление электрического потенциала на поверхности деформированных образцов при отсутствии внешнего электрического поля связывается с существованием заряженных ступенек на движущихся в ионных кристаллах дислокациях. Механизмы их возникновения могут быть довольно разнообразны, а состояние и поведение дислокационных зарядов сильно зависят от типа дислокаций, содержания примесей, температуры и т. д. В последние годы были развиты методы оценки плотности заряда на индивидуальных дислокациях. В работах [57, 58] с помощью метода избирательного химического травления удалось наблюдать движение отдельных дислокаций под действием внешнего электрического поля. И.чмерив [c.252]