Тепловое движение частиц твердого тела. Диффузия в твердых телах . Часть 5
очень сильной деформации атомов (ионов), обменивающихся местами, либо раздвигания соседних с ними атомов (ионов) на расстояние, равное двум атомным (ионным) диаметрам. Очевидно, что такое сильное искажение решетки в местах обмена связано с колоссальным увеличением ее энергии в этих местах. Наконец, исходя из указанного представления об одновременном обмене, трудно объяснить явление электропроводности ионных кристаллов (так как попарный обмен не может дать в них результирующего тока) и некоторые другие явления, наблюдающиеся на практике.
Вывод о малой вероятности непосредственного обмена местами соседних атомов нашел экспериментальное подтверждение в работах Смигельскаса и Киркендала [86], а также Пинеса [87, 88] по диффузии в некоторых металлах и сплавах.
В 1923 г. Иоффе [89] в результате изучения электропроводности кристаллов солей выдвинул другие представления о механизме перемещения вещества в кристаллической решетке, послужившие затем основой для весьма плодотворной количественной теории диффузии, разработанной Френкелем [90] и затем Вагнером и Шоттки [96].
В настоящее время на основании капитальных работ Френкеля и исследований многих других авторов (см., например, [91, 92]) процесс диффузии в кристаллической решетке можно представить .состоящим из следующих основных явлений:
1) перемещения элемента (атома) решетки из своего регулярного положения в узле решетки в иррегулярное положение в междуузлии;
2) перемещения элемента решетки из иррегулярного в иррегулярное положение;
3) перемещения элемента решетки из регулярного или иррегулярного положения в вакантный узел решетки — вакансию;
4) перемещения вакантных узлов решетки [последовательного перескакивания атомов (ионов) решетки из занимаемых ими регулярных положений в другие, ближайшие незанятые регулярные положения].
Эти явления — движение вакансий и атомов — обусловливают диффузию и электролитическую проводимость кристаллов.
В принципе возможны все перечисленные механизмы перемещения вещества в решетках, так же как непосредственный обмен атомов местами или их миграции в связи с построением новых поверхностных слоев кристалла (см. ниже). Это подтверждается возникновением в результате диффузии в различных случаях самых разнообразных изменений в структуре кристаллов, в частности образованием твердых растворов различных типов.
Однако в каждом конкретном случае преобладающим может оказаться какой-либо один из механизмов. Сопоставим их друг с другом.
Как указано выше, роль непосредственного обмена местами в процессах диффузии практически несущественна.
Переход дислоцируемого атома в междуузлие по первому или второму варианту механизма диффузии связан с раздвиганием атомов вокруг нового положения атома в междуузлии. В окрестностях дислоцированного атома решетка оказывается, таким образом, сильно деформированной (см. рис. 16). Эта деформация требует большой затраты энергии, складывающейся из разности Е1 потенциальной энергии атома (иона) в междуузлии и регулярном
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