На сайте 100500 рефератов в 150 категориях	Искать реферат
Рефераты на 5 с плюсом С нашим сайтом написать реферат проще простого

Размещение атомов в сплавах

Категория: Физика, Астрономия

версия для печати

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6]

В литературе [4] такие модели взаимного расположения атомов, которые могут быть охарактеризованы термином «ближний порядок»: а) гомогенный «ридиноподибний» ближний порядок, при котором все узлы решетки кристалла являются равноправными и каждый из них может быть выбран за начальный, б) распределение атомов в виде малых областей одинакового состава с правильным расположениематомов на их границах, в) распределение атомов в виде подобных областей с правильно расположенными атомами, которые разделены прослойками с неупорядоченным расположением атомов разного сорта, г) распределение атомов в виде аналогичных областей, но с постепенным ухудшением правильности при приближении к периферии областей; д) распределение атомов в виде субмикрообластей,различающихся по составу, степени и типа порядке. Вероятные и промежуточные случаи.

Как показано в [4], равновесное ближний порядок определяется минимумом свободной энергии.

Ближний порядок возникает за счет разницы в межатомных взаимодействиях, существуя между атомами разного сорта в твердых растворах . Поэтому проблема взаимодействий, обусловленных ближнимпорядком, тесно связана с проблемой межатомных взаимодействий в реальных твердых растворах, одной из наиболее фундаментальных проблем физики конденсированных сред.

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что такие воздействия, как деформация, облучение, различная термическая обработка, существенно влияют на локальный распределение атомов по узлам решетки. Деформацияприводит к уменьшению степени ближнего порядка; аналогично влияет факт повышения температуры (но не для всех сплавов). Более того, выявлены случаи немонотонно температурной зависимости отдельных параметров x03B1и. Установленная немонотонна изменение степени порядка с температурой закалки. Это явление во многих случаях объясняют "доупорядкуванням"в процессе закалки от высокой температуры за счет миграции избыточных вакансий. Выявлено усиление степени порядка при облучении при комнатных температурах в CuAl [6].

Тщательно проанализировав многочисленные экспериментальные данные, авторы [6] изобразили такую ??схему установки ближнего порядка в сплаве в процессе отжига после деформации илидругой обработке, например облучения нейтронами и в ряде случаев после закалки [12]. Процесс начинается с роста степени ближнего порядка на первой координационной сфере, который быстрее идет в насыщенных дефектами областях кристалла. Затем он распространяется на другие координационные сферы. Постепенно упорядочение начинает идти в неискаженных областяхкристалла, в которых скорость диффузионных процессов меньше, чем в искаженных. Одновременно идут процессы образования концентрационных неоднородностей, а также процессы рассасывания дефектов, внесенных обработкой. Однако они происходят медленнее, чем процесс установления ближнего порядка, поскольку последний связан с миграцией атомов на значительно меньшие расстояния.Появление областей разного состава и степени порядка в свою очередь может привести к изменению энергии упорядочения, поскольку последняя связана с электронной и спиновым взаимодействием, что зависит от состава. Эти эффекты особенно ощутимы с существенно разными физическими характеристиками компонентов. Вблизи дефектов энергия упорядочения также может отличаться отэнергии в неискаженном твердом растворе. Характер окончательной релаксации при отжиге, что определяется стремлением свободной энергии к минимуму, будет зависеть от достигнутого на начальной стадии состояния. Если на этой стадии неоднородности действительно возникли (в достаточном количестве), то в дальнейшем энергия твердого раствора может снижаться или за счет рассасываниянеоднородностей, в результате изменения типа упорядочения в некоторых областях раствора (например, по типу соседней фазы). В сплавах с малой скоростью диффузии последний из этих процессов может быть энергетически выгоднее, тогда неоднородности не будут рассасываться в течение длительного времени. Еще неизвестно, всегда ли в однородном твердом растворе эти неоднородностибудут рассасываться до конца. Возможным следствием вклада энергии дефектов и неоднородностей может быть появление ближнего упорядочения по типу фаз, не наблюдаются на равновесной диаграмме состояния.

В работе [8] были измерены параметры x03B11 и построена зависимость x03B11 от температуры отжига для Cu3Al. Полученная сложная зависимость, связанная,по мнению авторов, с необходимостью увеличения времени для установления действительно равновесных значений степени ближнего порядка. На примере NiPt было показано, что x03B1и при изотермическом отжиге (по крайней мере после деформации) проходит через максимум, а также отжиг при Т = 700оС в течение 50 часов не доказывает сплав до полного равновесия.

Таким образом, необходимоотметить, что для достижения постоянных значений x03B1и при отжиге после деформации необходимо довольно много времени. Определены [6], что x03B1и имеет сложную зависимость, не исчерпывается простым соотношением x03B1и ~ 1 / T. Сложная зависимость x03B1и как пример, представлена ??в [8]. В CuAl обнаружены аномалии теплоемкости. Эти факты еще раз свидетельствуют о необходимостикомплексных измерений физических свойств ближнего порядка. Различные дефекты решетки (вакансии, дислокации, дефекты упаковки, др.) существенно влияют на кинетику установления ближнего порядка и на структуру распределения атомов в решетке, что достигается в определенные конечные промежутки времени. Ряд процессов, происходящих в однофазных твердых растворах, вероятноаналогичны процессам, происходящим в сплавах, распадающихся вблизи границы растворимости. В однофазных твердых растворах при отжиге после деформации имеет место направленная диффузия, поэтому могут возникнуть концентрационные неоднородности и области, обогащенные (обедненные) вторым компонентом, в которых возникает значительный ближний порядок. По мере роста температурытакие образования могут рассасываться, что сопровождается снижением степени порядка. Эти явления и обусловливают сложную зависимость степени порядка от температуры и времени.

Значительный прогресс в экспериментальном исследовании фазового перехода порядок-беспорядок в конкретных сплавах был достигнут в последние десятилетия. К настоящему моменту такие переходыбыли изучены в примерно 50 бинарных сплавах [13,14]. Вот основные черты этого перехода [35]. Во-первых, это является диффузионное превращение, причем диффузия на короткие расстояния происходит в неизменном или почти неизменном кристаллической решетке. Во-вторых, это конфигурационный переход, поскольку изменяется расположение атомов разного сорта по узлам кристаллическойрешетки. Объемные изменения, тетрагональные и другие искажения решетки, т.е. неконфигурацийни дефекты, подчиняются конфигурации перехода, например, симметричном. Поэтому, в-третьих, параметрами перехода являются параметры дальнего порядка x03B7. В-четвертых, фазовый переход порядок-беспорядок является преобразованием между состоянием с неполным дальним порядком и ближним. Исчезновениюдальнего порядка предшествует частичное разупорядочение, а неупорядоченное состояние является неблагоустроенным в смысле дальнего порядка, ближний в нем всегда имеет место.

1.2 Влияние упорядочения атомов на электросопротивление сплавов

Основные закономерности, проявляющиеся при исследовании электросопротивления металлов и сплавов, можно качественно понять, принимая во вниманиеволновые свойства электронов проводимости. Электронная волна образует в пространстве потенциал, что является периодической функцией координат. Такая идеальная кристаллическая решетка не имеет электроопору. Когда кристаллическая решетка металла или сплава содержит какие-либо искажения, ведущие к нарушению периодичности потенциала, то появляется рассеяния электронных волн,что обусловливает электросопротивление. Существует три основных вида искажений кристаллической решетки, приводящие к появлению электроопору: 1) тепловое движение атомов, 2) нарушения периодичности, связано с чередованием атомов разного сорта или наличием вакансий (дырок) на узлах кристаллической решетки, а также с наличием внедренных атомов , и 3) статические искажения решетки,связанные со смещением центров колебаний атомов от их правильных местонахождений.

В чистых металлах, не имеющих статических искажений и дырок, должна существовать только первая из вышеназванных причин. Соответствующий электросопротивление металла будет зависеть и при абсолютном нуле должен вовсе исчезнуть. Вторая причина рассеяния электронов, имеет место в неполностьюупорядоченных металлах и сплавах, имеющих дыры в узлах и атомы в межузловых положениях решетки, обусловливает дополнительный электросопротивление, что остается и при Т = 0оК. К этому же результату ведет и наличие статических искажений решетки. Электросопротивление, что остается при Т = 0оК, называют остаточным электросопротивлением. Остаточный электросопротивление может быть определениз измерений электросопротивления при низких температурах и экстраполяции результатов к температуре абсолютного нуля. Влияние неоднородностей решетки, связанных с нарушением порядка в чередовании атомов и статическими искажениями, на электросопротивление при высоких температурах, можно исследовать, устранив связанную с тепловым колебаниям атомов часть электроопорузакалкой до низких температур.

Существуют три основных, дополнительных, по сравнению с чистыми металлами, факторы, комбинации которых определяют особенности поведения электросопротивления при отжиге, деформации или облучении твердых растворов. Первым из них является изменение сечения рассеяния электронов при установлении или разрушении ближнего порядка (изменение x2206×03B1и> 0приводит к x2206×03C1> 0, и x2206×03B1

Страница: [1] [2] [3] [4] [5] [6]

версия для печати