- •1.Потенциал парного взаимодействия (Потенциал Леннарда - Джонса).
- •2. Агрегатное состояние вещества.
- •3. Жидкости и особенности их структуры.
- •4. Основные свойства жидкостей
- •5. Кристаллические и аморфные тела
- •6. Кристаллические тела и их структуры.
- •7. Дефекты кристаллического строения металлов
- •8. Точечные дефекты.
- •9. Межузельные пустоты в гцк решетке.
- •10. Межузельные пустоты в оцк и гп решетках.
- •12. Искажение решетки вокруг точечных дефектов.
- •13. Термодинамика точечных дефектов
- •14. Миграция точечных дефектов.
- •1Вакансии
- •2)Межузельные атомы.
- •15. Вакансионные комплексы.
- •16. Комплексы из межузельных атомов
- •17. Поведение вакансий при закалке
- •18. Методы определения концентрации вакансий, энергии образования и миграции.
- •2 Метод.
- •3 Метод.
- •19. Измерение энергии активации миграции вакансий.
- •20. Дислокации.
- •21. Краевые дислокации. Экстраплоскость. Ядро дислокации. Положительная и отрицательная дислокации, их обозначение.
- •22. Объяснение механизма скольжения краевой дислокации. Скорость скольжения краевой дислокации.
- •23. Переползание краевой дислокации. Пороги на краевой дислокации.
- •24.Винтовая дислокация. Отличие винтовой дислокации от краевой дислокации.
- •25. Скольжение винтовой дислокации.
- •26. Смешанные дислокации и их движения. Дислокационные петли.
- •27. Вектор Бюргерса
- •28. Энергия дислокаций. Вывод формулы энергии винтовой дислокации. Сравнение энергий винтовой и краевой дислокаций. Обсуждение формулы энергии дислокаций.
- •29. Взаимодействие параллельных краевых дислокаций.
- •30. Дислокационные стенки.
- •31. Взаимодействие параллельных винтовых дислокаций. Сила их взаимодействия.
- •32. Полные и частичные дислокации. Дислок. Реакции. Критерий Франка.
- •33. Плотнейшие упаковки
- •34. Дефекты упаковки
- •36. Характер теплового движения частиц в кристаллах.
- •37. Скорость упругих волн. Характеристики волн.
- •38. Колебательные моды линейной одноатомной цепочки.
- •39. Анализ закона дисперсии. Первая зона Бриллюэна.
- •40. Нормальные колебания линейной 2-х атомной цепочки.
- •41. Анализ закона дисперсии для двухатомной цепочки.
- •42. Акустическая и оптическая ветви двухатомной цепочки.
- •Оптическая ветвь
- •43. Колебания атомов в трехмерном одноатомном кристалле.
- •44. Классическая теория теплоёмкости кристалла. Её недостатки. Закон Дюлонга-Пти.
- •45 .Эйнштейновская теория теплоёмкости. Вывод формулы для средней энергии осциллятора. Анализ теории.
- •46. Дебаевская теория теплоемкости кристаллической решетки. Вывод формулы.
- •47. Анализ уравнения Дебая. Температура Дебая.
- •48. Теплопроводность твердых тел
- •49. Ангармонические эффекты. Тепловое расширение твёрдых тел.
2 Метод.
В последнее время для определения равновесной концентрации вакансий получает метод, основанный на аннигиляции позитронов. Являясь античастицей, позитрон при встрече с электроном аннигилирует с образованием фотонов (γ-квантов). В эксперименте позитроны с высокой энергией, испускаемые радиоактивными изотопами (22Na, 58 Co) направляются в исследуемый образец, где через определенное время аннигилируют. Процесс аннигиляции изучают с помощью детекторов фотонов. С ростом температуры исследуемого металла время жизни позитронов в нем возрастает. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается концентрация вакансий, а позитроны захватываются вакансиями. Т.к. в близи вакансии электронная плотность понижена, то время жизни позитронов, захваченных вакансиями, на 20-80% оказывается больше, чем у позитронов в совершенной решетке. При этом полагают, что скорость захвата позитронов пропорциональна концентрации вакансий.
Метод спектроскопии аннигиляции позитронов обладает высокой чувствительностью к присутствию вакансий и позволяет определять достаточно малые концентрации вакансий.
Т.е. этот метод применим не только к высоким температурам, но и достаточно низким.
Недостаток этого метода заключается в том, что он является очень сложным и дорогостоящим и связан с использованием радиоактивных изотопов.
3 Метод.
Избыточная концентрация замороженных при закалке вакансий можно измерить по приросту электросопротивления.
Удельное электросопротивление металлов складывается из части, обусловленной рассеянием электронов на узлах решетки и на вакансиях.
Тогда значение , измеренное при температуре Т1, будет:
, здесь - удельное электросопротивление металлов, обусловленное рассеянием электронов на узлах решетки,
- удельное электросопротивление металлов, обусловленное рассеянием электронов на вакансиях.
После быстрого охлаждения с Т2 до Т1 удельное электросопротивление, измеренное при Т1, будет:
.
Здесь полагают, что вакансии, соответствующие более высокой температуре Т2, при закалке (резкое охлаждение) не успевают исчезать в стоках. Стоки- это те места, где вакансии исчезают (поверхность, границы зерен, дислокации). а сопротивление решетки соответствует температуре Т1, таким образом:
, - число вакансий.
Если Т1<< Т2, то , следовательно .
Таким образом, прирост электросопротивления прямо пропорционален концентрации закаленных вакансий.
Если это так, то с ростом температуры закалки он дожжен изменяться по экспоненте:
.
При комнатной температуре прирост электросопротивления , обусловленный закалочными вакансиями, составляет лишь сотые доли от общей величины, измеряемой от общего электросопротивления закаленного образца. Поэтому измерения проводят при как можно низкой температуре, например при температуре жидкого азота (77 К). Проводить измерения при комнатной температуре не рекомендуется также, потому что вакансии продолжают мигрировать к стокам.
Измеряя после закалки при разных ее температурах и построив график в координатах и . То получается прямая. По тангенсу угла наклона определяют . А по значению можно определить концентрацию, используя формулу (6).
П реимущества этого метода: высокая точность измерения электросопротивления при низких температурах.
Возможные недостатки:
искажения результатов из-за образования комплексов вакансий.
искажения результатов из-за стока вакансий на поверхность образца, границы зерен и дислокации.
Сток вакансий во время закалки приводит к занижению . Потери вакансий возрастают с повышением температуры нагрева под закалку и уменьшением скорости охлаждения.
В целом этот метод позволяет определить концентрацию вакансий, начиная от 10-7.