Взаимодействие точечных и протяженных дефектов.

В действительности точечные и протяженные дефекты находятся в постоянном взаимодействии.

Протяженные дефекты – дислокации, внутренние микрокаверны, трещины и мозаика – находятся во взаимодействии между собой прежде всего через посредство точечных дефектов – вакансий и посторонних атомов.

Особенно важна в этих многосторонних процессах роль дислокаций. Краевую дислокацию сравнивают с полулистом в книге, где каждый лист подобен атомной сетке, но в одном листе полулиста не хватает, на границе оставшегося полулиста, кончается дислокация. В области выше и ниже дислокации напряженность в решетке различна.

Атом А испытывает действие сил стремящихся продвинуть его в позицию между B и C. Удерживающие дислокацию силы обычно немного превышают по величине смещающие силы, так, что уже при малых дополнительных напряжениях дислокация и атомы могут переместиться в своей плоскости и занять новое положение (рис. белые кружки). Напряжение, достаточное для перемещения дислокаций называется напряжением Пайерлса. Это явление вызывает большой интерес ввиду того, что плотность (концентрация) дислокаций в кристаллах очень велика. На 1 см² произвольного сечения содержится до 10¹⁰ дислокаций в металлах, до 10⁴ - 10⁵ и лишь в специально синтезированных, бедными по дислокациям кристаллах до 10² – 10³ дислокаций.

Уничтожение напряженностей в решетке, вызванных наличием дислокаций может быть осуществлено (см. рис.) взаимодействием с точечными дефектами и прежде всего с тепловыми вакансиями.

По известной модели Френкеля с нагреванием кристалла, атомы подповерхностного слоя выходят на поверхность оставляя вакансии. В последние переходят атомы второго слоя, а оставляемые или вакансии замещаются атомами третьего слоя т.е. имеет место диффузия атома в кристалл, причем с повышением темпратуры концентрация вакансий растет. При охлаждении кристалла должна происходить обратная диффузия вакансий из кристалла. Это нуждается в поправке:

1. вакансия в кристалле всегда физически активна и должна рассматриваться как размытое электронное облако.

2. у вакансий нет необходимости диффундировать к поверхности кристалла. Им гораздо проще по энергетической причине стекать на дислокациях с образованием микрокаверн. Такие микрокаверны снимают напряженность в решетке, вызванную дислокациями.

“Накачка” в кристалл вакансий при нагревании и их выделение на дислокациях при охлаждении – процессы которые могут значительно влиять на свойства кристалла, в частности на диффузные коэффициенты, энергию активации диффузии и т.д.