40. Объясните, с чем связана основная доля энергии образования точечного дефекта.

Основная доля энергии образования точечного дефекта связана с нарушением периодичности атомной структуры и сил связи между атомами.

41. Запишите формулу, по которой рассчитывают изменение свободной энергии в кристалле при введение вакансий.

∆F=∆U-T∆S

∆U=nE₀

∆S=klnw

∆U - изменение внутренней энергии; ∆S - изменение внешней энергии; Т - t-ра; n - число вакансий; E₀ - энергия образования одной вакансии; к - постоянная Больцмана;

w – ф-ия состояния вероятности систем.

42. Объясните, почему невозможно точно рассчитать равновесную концентрацию точечных дефектов.

С ростом t-ры Т равновесная концентрация вакансий увеличивается по экспоненте: С_V ≈ е^-Ео/КТ. На объем из 1000 …. 10000 атомов приходится одна вакансия.

Е₀ – энергия одного дефекта. Очень маленькая величина, нельзя зарегистрировать прибором.

43. Опр-те, в чем отличие равновесной и неравновесной концентрации точечных дефектов.

Равновесная концентрация точечных дефектов возникает, когда кристалл Ме в равновесном состоянии содержит опр-ное кол-во собственных точечных дефектов, характеризующихся минимумом свободной энергии. И с понижением t-ры равновесная концентрация точ-ых. дефектов уменьшается по экспоненциальному закону: С_V ≈ е^-Ео/КТ k- константа Больцмана.

Неравновесная концентрация возникает когда этот процесс не успевает пройти (при закалке) и фиксируется избыточная концентрация для данного равновесного состояния кристалла, т.е. пересыщается дефектами.

44. Дайте понятие энергии активации миграции точечных дефектов.

Атом получает от соседей избыток энергии, который он теряет «протискиваясь» в новое положение. Высота энергетического барьера Е_м наз-ся энергией активации миграций ваансий

45. Объясните механизм миграций гантельной конфигурации межузельного атома в гцк решетке.

М еханизм миграции гантельной конфигурации межузельного атома из исходного положения 1-2 в новое положение 5-6 показан на рисунке. В миграции гантели в соседнее положение участвуют 3 атома: атомы 1 и 2 исходной гантельной конфигурации и атом из исходного нормального положения в узле 3. Гантельный атом 1 смещается в ближайший узел решетки 4, а атомы 2 и 3 – в положения 5 и 6, свойственные новой гантели. При этом ось гантели <100> в ГЦК решетке поворачиваются на 90⁰.

46. Укажите, с помощью какого механизма мигрируют атомы примесей замещения, внедрения.

Атомы примесей замещения мигрируют с помощью вакансионного механизма, так же как и атомы основного металла. Внедренные атомы примесей могут диффундировать по междоузлиям быстрее, чем атомы основного металла, перемещающиеся с помощью вакансионного механизма. Около каждого внедренного атома всегда имеется несколько пустот, куда он может переместиться. Маленькие атомы примесей внедрения в отличие от больших межузельных атомов могут интенсивно мигрировать в решетке, так как при их перемещении из одной пустоты в соседнюю требуется, чтобы соседние атомы немного раздвинулись. Особенно легко мигрируют маленькие атомы примесей внедрения в ОЦК решетке.

48. Объясните механизм образования вакансий по механизму Френкеля.

При облучении Ме частицами с большой энергией атомы выбиваются из узлов решетки, в результате чего образ-ся френкелевская пара – межузельный атом и вакансия.

49. Сравните по величине энергии миграции вакансии, бивакансии.

Энергия миграции бивакансий примерно вдвое меньше, чем моно вакансии и бивакансии оказываются более подвижными.

50. Объясните неподвижность тетраэдрического вакансионного комплекса.

Для миграции тетраэдрического вакансионного комплекса необходим возврат атома из центра тетраэдра в свободный узел на его вершине и перемещение в центр тетраэдра другого соседнего атома. Из-за такого сложного процесса тетраэдрический комплекс из четырех вакансий рассматривается как практически неподвижный

51. Укажите, какой из комплексов более подвижен «вакансия-примесный атом» или «атом растворенного элемента-вакансия»?

Комплекс «вакансия-примесный атом» значительнее более подвижен, чем «атом растворенного элемента-вакансия». Такой атом одиночка мигрирует в кристалле, перескакивая в вакантный узел, когда тот случайно оказывается рядом. В комплексе же всегда рядом с растворенным атомом находится своя вакансия.

52. Что наз-ют атмосферой Коттрелла.

Притяжение атомов примесей, вызванное разными причинами, приводит к «осаждению» этих атомов в виде цепочки вдоль края экстра плоскости, такая цепочка инородных атомов наз-ся атмосферой Коттрелла.

53. Что наз-ют атмосферой Сузуки.

Это скопление примесей, которые образуется при химическом взаимодействие примеснных атомов.

54. Объясните, какая дислокация наз-ся геликоидальной.

Притяжением вакансий к винтовой дислокации объясняют образование геликоидальных дислокаций, у которых линия дислокации закручена в весьма правильную спираль. Природа образования геликоидальной дислокации окончательно не выяснена. Геометрия превращения прямолинейной винтовой дислокации АВ в геликоидальную А'В' вследствие присоединения группы вакансий Р.

55. Объясните наиболее простой способ введение дислокации в кристалл.

Наиболее простой способ введения дислокации в кристалл – сдвиг. Приложенное напряжение к кристаллу совершает сдвиг, но не сквозной. Т.о. в верхней части кристалла на одну ячейку становится больше, чем в нижней. Одна атомная плоскость в верхней части кристалла не имеет продолжения в нижней - экстраплоскость.

56. Укажите расположение линии краевой дислокации по отношению к касательному напряжению.

Кривая дислокация перпендикулярна к касательному напряжению.

57. Дайте опр-ие дислокации.

Дислокация – линейное несовершенство кристалла, образующиеся внутри кристалла границу зоны сдвига

58. Дайте понятие критически скалывающего напряжения.

Критически скалывающее напряжение – напряжение, которое должна преодолеть дислокация, чтобы прийти в движение. Эта отличительная особенность пластической деформации кристаллов, начинается лишь, когда внешнее напряжение достигает значения определенного значения (критически скалывающего) или предела текучести в той плоскости и в том направлении, в котором осуществляется деформация.

59. Объясните механизм скольжения краевой дислокации.

Сдвиги происходят по определенным критическим плоскостям. Скольжение в определенной плоскости начинается, когда касательное напряжение в ней достигает критической величины.

60. Объясните, почему скольжение дислокации наз-ют консервативным движением.

Потому что дислокации перемещаются, а атомы остаются на своих местах, сохраняя своих соседей. В каждый момент времени дислокации находятся в разном месте, а атомы сохраняют своих соседей.

61. Укажите условие скольжения краевой дислокации.

Краевая дислокация может скользить в одной плоскости, в которой находиться ее экстра плоскость и касательное напряжение.

62. Приведите примеры движения из быта или живой природы, аналогичные скольжению краевой дислокации.

Так движется гусеница, ползущая по поверхности и так движется складка ковра при его выбивании. Такой тип перемещения затрачивает меньше энергии, чем обычное перетаскивание.

63. Дайте опр-ие механизма переползания краевой дислокации.

При перемещении по нормали к плоскости скольжения краевая дислокация попадает в новые атомные плоскости, параллельные той, в которой она ранее находилась. Механизм такого перемещения, называют переползанием.

64. Объясните, какие факторы влияют на скольжение краевой дислокации.

Скорость скольжения дислокаций изменяется в очень широком диапазоне в зависимости от приложенного напряжения, t-ры.

65. Объясните, какие факторы влияют на переползание краевой дислокации.

На переползание краевой дислокации влияет t-ра. При сравнительно высоких t-ах переползание происходит с заметной скоростью, в результате чего происходит термически активируемый процесс - диффузия.

Скорость переползания зависит не только от t-ры, но и от концентрации точечных дефектов, направленное перемещение которых и обеспечивает акт переползания.

66. Объясните варианты положительного и отрицательного переползания краевой дислокации.

Положительное переползание:

1. при подходе вакансий к краевой дислокации атомы с кромки экстраплоскости перемещаются в соседние вакансионные места;

2. атомы с кромки переходят в соседние междоузлия и диффундируют от дислокаций.

Отрицательное переползание:

1. присоединение межузельных атомов, диффундирующих к дислокации;

2. присоединение соседних атомов, находящиеся в регулярных положениях с одновременным образованием вакансий, которые затем мигрируют вглубь кристалла.