книги из ГПНТБ / Троицкий О.А. Радиация и прочность твердых тел

канспя не имеет плоскую конфигурацию, а состоит из четырех вакансий в углах трёхгранной пирамиды, то для •стабилизации такой тетравакансии достаточно смещения атома, находящегося на противоположной стороне от вер­ шины тетраэдра. К а к показано на рис. 29, атом 1 сме-

§10. Процессы диффузии

Ванизотропных кристаллах скорость диффузии за­ висит от кристаллографического направления. В висмуте, например, коэффициент самодиффузии, измеренный в на­ правлениях параллельно и перпендикулярно базису, вблизи точки плавления различается в 107 раз . Направ^ ления, параллельные плоскости спайности, в этой обла­

сти температур оказались наиболее предпочтительными. В цинке коэффициенты диффузии в направлении, парал ­ лельном и перпендикулярном базису, различаются не т а к

сильно, как у висмута. Оба значения сближаются в об­ ласти точки плавления и расходятся с понижением тем­ пературы.

В участках кристалла с ненарушенной структурой возможны два способа диффузии: 1) одновременный об­

вом перемещении атомов в кольцевом механизме диффу­

ствления кольцевого механизма падает с увеличением

присутствием и анизотропным распределением дефектов кристаллического строения, особенно вакансий. Вторая причина чаще всего становится главной. В дефектных участках кристаллической решетки основную роль в ускорении диффузии играют вакансии. Появляется воз­ можность перемещения отдельных атомов, а не групп атомов. Снижаются т а к ж е потенциальные барьеры для диффузии. При самодиффузии происходит миграция ва­ кансий. При наличии градиента химического потенциала средний дрейф множества вакансий направлен таким образом, чтобы через достаточно большое время произо­ шел результирующий перенос вещества, необходимый для выравнивания градиента химического потенциала (эффект Киркендолла) .

Другой механизм диффузии заключается в переме­ щении атомов по межузлням . Внедренные в межузлия атомы могут находиться там по своей природе, если при этом образуются устойчивые растворы внедрения или в результате выхода из регулярного положения с образо­ ванием вакансии. В последнем случае после ряда пере­ мещений атом может опять занять нормальное положе­ ние в решетке. Частным случаем межузельной диффузии является диффузия по межузлням с вытеснением. Атом,

S3

д ню решетки. Присутствие внедренных атомов уменьша­

ложный эффект, поскольку создают известное «разря­ жение» в материале.

Несравненно больший вклад, чем вакансии и внедрен­ ные атомы, в упругую деформацию твердых тел вносят дислокации. Именно с наличием дислокаций связано наиболее заметное изменение упругих констант твердых тел, подвергаемых облучению.

Прежде чем анализировать направление изменения упругих свойств тел при облучении, посмотрим, как из­ меняется упругость твердых тел от наличия в них легко­

квазиупругой деформации (мы специально применили здесь термин квазиупругой, поскольку дислокации осуществляли обычно пластическую деформацию, а не упругую. Вместе с

Рис. 30. Изгиб дислокации, закрепленной в различных точках точечными дефектами.

облучения может быть анизотропен. Например, в графи­

ний на линиях дислокаций? Самое простейшее из них — это внедренные атомы и вакансии, которые присоединяв ются к дислокации и.образуют на ней дефекты типа сту­ пенек. Такие ступеньки препятствуют перемещению ли­ нии дислокации. В некоторых кристаллах, например, в ионных, существенным являются электрические и упру­ гие взаимодействия между дислокациями и точечными дефектами.

Облучение может производить дефекты непосредст­ венно на линиях дислокаций по механизму фокусирую­ щихся столкновений, на котором мы уже останавлива ­ лись. Однако при произвольной геометрии облучения подавляющая часть дефектов производится равномерно по объему тела и поэтому находится вдали от линий дис­ локаций. Только небольшая часть дефектов возникает непосредственно на линиях дислокаций. То обстоятель­

Дополнительное существенное изменение модуляупругости происходит после того, как дефекты, произве­ денные равномерно но объему, получают возможность двигаться и оседать на линиях дислокаций. Это проис­ ходит при повышении температуры.

Облучение меди, например, при низких температурах приводит к возрастанию модуля упругости. Последую­ щее ж е нагревание вызывает дополнительное увеличе­ ние модуля упругости, т. к. дефекты, созданные в объеме,, двигаются и оседают на дислокациях, образуя новые точки закрепления.

Резюмируя сказанное относительно влияния облу­ чения на упругую деформацию решетки, следует подчерк­ нуть, что из двух компонент деформации — истинно упругой и обратимой дислокационной — действию облу­ чения подвержена в большей мере вторая компонента, которая определяется наиболее важным дефектом кри­ сталлического строения — дислокацией.

§ 2. Влияние облучения на внутреннее трение

В тесной связи с упругими свойствами кристаллов находится такое важное механическое свойство, как внут­ реннее трение. По сути дела, мы уже обсудили возмож­ ное влияние облучения на внутреннее трение в кристал­

внутреннего трения твердых тел. Остается только доба­ вить, что, подобно делению деформаций на упругие и пластические, внутреннее трение разделяют на амплитудонезависимое и амплитудозависимое.

Выше речь шла исключительно об амплитудонезависимом внутреннем трении. Оно возникает, если к кристаллу при­

д о л ж н о уменьшаться с поразительной скоростью, во мно­ го раз большей, чем изменяется модуль упругости.

Длина дислокационного сегмента до облучения состав­ ляла L 0 = где Л 0 —плотность дислокаций и N0 —число

точек закрепления до облучения. После облучения длина

дислокационного сегмента будет составлять уже L = N •

где п —число новых центров закрепления, созданных облу­ чением. Очевидно, п должно быть пропорционально дозе облучения.