Vp; 3) изменением температуры травления, изменяющей соотношение
энергии активации процессов зарождения и роста.
Рис. 7. Схема образования ямки травления у дислокации под действием
растворителя:
V3 – скорость образования элементарной ямки; Vp – скорость роста
элементарной ямки. Справа показан вид ямки: травления с плоским дном, когда
дислокация при травлении смещается.
Если во время травления дислокация уходит со своего места (под влиянием взаимодействия дислокаций), то ямка вглубь не растет, так как V3 = 0, а только расширяется, и дно ямки травления при последующем
растворении делается плоским и широким (рис. 3, справа).
Для выявления ямок травления на дислокациях берут травитель
всегда довольно слабый с тем, чтобы растворение на
бездислокационных участках было затруднено. При растворении в
условиях, близких к равновесным, ямки получаются не
бесформенными, а приобретают огранку, соответствующую структуре
кристалла. Ямка будет огранена кристаллическими плоскостями с
плотной упаковкой атомов соответственно закону Вульфа – Кюри –
Гиббса.
В связи с этим появляется возможность приближенно оценить
ориентировку исследуемой плоскости шлифа по форме фигур
травления. На рис. 9 показан стереографический треугольник и форма
фигур травления на разных плоскостях в кубической решетке (точность
определения 3—5 град).
Выявление дислокаций в виде ямок травления позволяет
металлографически определять их плотность в исследуемом
веществе, исследовать блочную структуру материала, поскольку
структура малоугловых границ дислокационная. Однако при изучении
блочной структуры необходимо знать происхождение линейных
скоплений ямок травления, поскольку не любое выстраивание
дислокаций в линию образует границу блока. Оно может произойти и
вдоль линии скольжения, образовавшейся при деформации. На рис. 10
показано распределение дислокаций в кристалле кремнистого железа после
холодной пластической деформации и последующего отжига, при
котором линейные ряды дислокаций образовали границы блоков.
Рис. 8. Ямки травления на монокристалле кремния на плоскости (111), Ч 100.
Рис. 9. Стереографический треугольник с формами фигур травления на
плоскости с соответствующими индексами1
Рис. 10. Вид ямок травления в кристалле кремнистого железа. Видна
дислокационная структура границ блоков, X 1000
1
Приведенная форма ямок травления получается при условии, если фигуры
огранены плоскостями (100).
Порядок выполнения работы
Для лабораторного исследования взяты образцы германия и кремния,
очищенные от примесей зонной плавкой, образцы кремнистого железа
промышленной плавки в электропечах, образцы железоникелевого сплава
лабораторной плавки.
Расчет плотности дислокаций
Плотность дислокаций определяют на двух образцах: кремнии (или
германии) и кремнистом железе.
Для определения плотности дислокаций необходимо:
перевести изображение структуры на матовое стекло фотокамеры;
подсчитать число ямок травления (i) на очерченном на матовом стекле
квадрате площадью SCT см2. Для подсчета взять 5 полей зрения для кремния и
германия и 2 поля – для кремнистого железа;
рассчитать плотность выхода дислокаций (n) на единице площади
шлифа по формуле
2
2
мс=−
S
iM
n
ст
ср
,
где М – увеличение микроскопа;
iср – усредненное значение i по всем полям зрения;
1) определить основную объемную характеристику дислокаций:
длину линий дислокаций NД в единице объема вещества
NД = 2n см/см3.
Результаты определений записать по форме в виде таблицы (табл.
3).
Контрольные вопросы
1. Каким травлением выявляются дислокации на поверхности шлифа?
2. Как называется место выхода дислокации?
3. От чего зависит форма ямок травления?
4. Как рассчитать плотность выхода дислокации?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ю. А. Геллер, А. Г. Рахштадт, Материаловедение. − М.:
Металлургия, 1983, 384с.
2. Физико−химические методы исследования диффузионного
соединения: Методические указания к лабораторным работам для
слушателей спецфакультета, Часть 2/ В. А. Бачин, Н. А. Мешкова,
А. В. Сергеев; Под ред. Н. Ф. Казакова. М.,1981.
3. Глазов В.М., Вигдорович В.Н. Микротвердость металлов и
полупроводников. Изд. 2-ое, исп. и доп. Изд-во «Металлургия»,
1969, с. 248
4. Панченко Е.В., Скаков Ю.А., Кример Б.И. и др. Лаборатория
металлографии. – М.: Металлургия, 1965