РГР

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

„КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

Інженерно-фізичний факультет

Кафедра фізики металів

РОЗРАХУНКОВА РОБОТА

з кредитного модулю «Фізика металів 3 Дефекти в кристалах»

Виконала: студентка 4-го курсу групи ФА-11

Досенко Тетяна Сергіївна

_________________________________

(підпис, дата)

Перевірив: к.т.н, доцент Л.Д. Демченко

_____________________________

(підпис, дата)

Київ – 2014

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

„КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

Інженерно-фізичний факультет

Кафедра фізики металів

ЗАВДАННЯ

на розрахункову роботу з кредитного модулю «Фізика металів 3 Дефекти в кристалах»

Студентці групи ФА-11, Досенко Тетяні Сергіївні

Варіант 2

Завдання 1 При температурі близько точки плавлення рівноважна концентрація вакансій в магнію дорівнює 7,2·10-4. Оцініть (наближено) рівноважну концентрацію вакансій в магнію при кімнатній температурі.

Завдання 2 Чому дорівнює енергія зв’язку вакансій в міді з домішковими атомами германію, якщо температурна залежність концентрації комплексів вакансія-германій характеризується енергією активації 1,03 еВ.

Завдання 3 Після різкого охолодження алюмінію у воді з 630єС, всередині зерен з’являється безліч призматичних петель, які лежать в площинах {111}. При чому в зонах шириною близько 1 мкм в обидві сторони від границь зерен петлі не виникають. Чим обумовлено існування таких зон? Як повинна впливати швидкість охолодження з 630єС на їх ширину?

Завдання 4 Вкажіть кристалографічні індекси всіх можливих напрямлених ліній одиничних крайових дислокацій, які ковзають в площині (111) ГЦК ґратки.

Завдання 5 Вкажіть індекси площин ГЦК ґратки, в яких може ковзати дислокація, яка утворилася при об’єднанні часткових дислокацій Аα і αВ.

Термін представлення розрахункової роботи керівнику _________________ Термін захисту розрахункової роботи ________________________________

Керівник роботи к.т.н, доцент Л.Д. Демченко ____________________

Завдання видано __________ Прийнято до виконання

____________________

Завдання №1

При температурі близько точки плавлення рівноважна концентрація вакансій в магнію дорівнює 7,2·10-4. Оцініть (наближено) рівноважну концентрацію вакансій в магнію при кімнатній температурі.

Температура плавлення магнію дорівнює 922 К. Кімнатна температура дорівнює 27 ⁰C або 300 К.

Розв’язання:

Формула рівноважної концентрації вакансій при заданій температурі:

Знайдемо енергію утворення вакансій при температурі 922 К:

Е_в=7,2362*8,62*10^-5*922=0,5751 еВ

Так як енергія утворення вакансій при 922 К і 300 К однакова, то можемо знайти рівноважну концентрацію вакансій при кімнатній температурі:

Відповідь: Рівноважна концентрація вакансій в магнії при кімнатній температурі дорівнює 2,2*10^-10.

Завдання №2

Чому дорівнює енергія зв’язку вакансій в міді з домішковими атомами германію, якщо температурна залежність концентрації комплексів вакансія-германій характеризується енергією активації 1,03 еВ.

Енергія утворення моновакансії дорівнює Е₀=1,28 еВ.

Розв’язання:

Енергія зв’язку вакансій визначається за формулою:

Е_зв=Е₀-Е_а=1,28-1,03=0,25 еВ

Відповідь: енергія зв’язку вакансій в міді з домішковими атомами германію дорівнює 0,25 еВ.

Завдання №3

Після різкого охолодження алюмінію у воді з 630 ⁰С, всередині зерен з’являється безліч призматичних петель, які лежать в площинах {111}. При чому в зонах шириною близько 1 мкм в обидві сторони від границь зерен петлі не виникають. Чим обумовлено існування таких зон? Як повинна впливати швидкість охолодження з 630 ⁰С на їх ширину?

Розв’язання:

При нагріванні алюмінію всередині зерен утворюються вакансії. Вони починають мігрувати і скупчуються на границях зерен у вигляді вакансійних дисків. Коли діаметр вакансійних дисків перевищує деяке критичне значення, такі диски при охолодженні самознищуються зближенням границь дисків під дією сил міжатомного притягання. Тобто утворюються призматичні петлі. Такі петлі можуть переповзати лише в своїй площині, що вони і роблять, переповзаючи всередину зерен. Тому і утворюються зони, в яких петель немає. Чим більша швидкість охолодження, тим вужчі будуть подібні зони.

Завдання №4

Вкажіть кристалографічні індекси всіх можливих напрямлених ліній одиничних крайових дислокацій, які ковзають в площині (111) ГЦК ґратки.

Розв’язання:

Дислокації можуть рухатися:

• Консервативно

• Не консервативно

Краєва дислокація може переміщатися ковзанням, де лежить лінія дислокації.

=[111]- нормаль до площини.

В площині =[10]

˔ – краєва дислокація

˔ ˔ - умова того, що вони лежать у площині

˔˔

(*)=n*b*cos90˚

cos90˚=hu+kv+lw=0

=(2 1)

Якщо площина (111), то =a[111], що означає, що може мати значення:

(2), (, ,(2), (), (,(, ,,