Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 6

положении и высоты Е2 дополнительного потенциального барьера, который необходимо преодолеть при перемещении атома из регулярного положения в междуузлие1 (рис. 17).

Однако в связи с этой деформацией энергетический барьер, преодолеваемый дислоцированным атомом при его дальнейшем перемещении в новое положение (по второму варианту механизма), меньше барьера, преодолеваемого* при переходе в междуузлие из нормального положения в узле (га> первому варианту), т. е. дислоцированные атомы обладают повышенной подвижностью. Аналогичное положение имеем в случае образования и перемещения вакансий.

 

Энергия активации перемещения вакансий, образующихся при переходе атомов в междуузлия, примерно в 2 — 3 раза меньше энергии их образования, и раз возникшие вакансии легко перемещаются по решетке.

Если атом, находящийся в поверхностном слое кристаллического тела, в процессе его испарения переходит не в газовую фазу, а только на поверхность тела, то это может повести к возникновению нового поверхностного слоя. На место атома, перешедшего на поверхность, может перейти один из атомов того же (прилежащего к поверхности) слоя или ближайшего к нему внутреннего слоя. Освободившееся место может быть замещено каким-либо атомом того же или следующего внутреннего слоя. В этом случае в кристалле также образуются и затем перемещаются вакансии.

Работа перехода атома на поверхность довольно велика. Однако преодолеваемый при этом энергетический барьер меньше того, который необходимо преодолевать при переходе атома в газовую фазу, и обычно меньше, чем при его перемещении в междуузлие.

Современная теория твердого тела позволяет оценить энергию активации диффузии при различных ее механизмах.

Такие вычисления показывают прежде всего, что энергия активации при прямом обмене больше, чем при дислоцировании в междуузлие, и последняя больше, чем при переходе на поверхность.

По вычислениям Хантингтона и Зейтца [94], энергия активации самодиффузии меди составляет, например,соответственно при прямом обмене 400, при дислоцировании 230, при образовании и диффузии вакансий 64 ккал/г-атом; по экспериментальным данным эта величина составляет около 50 ккал/г*атом [95].

Отметим, что гетеродиффузия в кристаллических телах тесно связана с явлением самодиффузии. Механизмы обоих процессов в принципе одинаковы. Однако, как установлено экспериментально, энергия активации процесса самодиффузии всегда больше, чем гетеродиффузии в той же решетке.

Одновременно с обусловленным переходом атомов в между-узлия и возникновением вакансий происходит и их исчезновение за счет так называемой рекомбинации: дислоцированные атомы, встречаясь при своем передвижении по междуузлиям с перемещающимися в решетке вакансиями, становятся на их места, причем устраняются дефекты обоих типов (дислоцированные атомы и вакансии). 

Вероятность встречи странствующего атома с вакансией в течение 1 сек, очевидно, пропорциональна количеству блуждающих дислоцированных атомов и вакансий в единице объема.

 

Другие части:

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 1

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 2

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 3

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 4

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 5

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 6

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 7

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 8

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 9

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 10

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 11

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 12

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 13

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 14

Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 15

 

 

Содержание