ько двох-трьох міжатомних.
Механізм виникнення вакансії «по Френкелю» можливий в будь-яких структурах, проте визначальним він може виявитися або в структурах пухких, де обсяг міжвузлів достатній для того, щоб розмістити в ньому атом (іон) не викликавши значною локальної деформації решітки, або в структурах, що складаються з атомів двох типів, що значно відрізняються за розмірами. У таких структурах менший з атомів без суттєвої деформації решітки може розміститися в міжвузлів, утворених більш великими атомами.
У щільноупакованих структурах реальний інший механізм утворення вакансій, пов'язаний з ім'ям Шотткі. Стосовно до ідеального бездефектно кристалу сенс цього механізму полягає в проникненні «атомів порожнечі» в обсяг кристала через зовнішню поверхню. Атом з приповерхневого шару кристала переходить на його поверхню, і цей перехід супроводжується народженням вакансії, а потім її переміщенням в глиб кристала.
У реальному кристалі його вільна поверхня - не єдиний можливий джерело вакансій «по Шотткі». Якби інші джерела не існували, повинна була б спостерігатися залежність часу, протягом якого в кристалі встановлюється рівноважна концентрація вакансій, від розміру кристала; між тим, про що свідчать експерименти, така залежність відсутня, і це є прямою вказівкою на наявність внутрішніх джерел вакансій, середня відстань між якими практично не залежить від розмірів кристала. У реальному кристалі в якості внутрішніх джерел можуть виявитися вільні поверхні тріщин і пір, межі розділу між елементами субструктури, одиночні дислокації і ансамблі дислокацій, вектор Бюргерса яких має крайову компоненту. Такі дислокації, народжуючи вакансії, дифузійно сходять, переміщаючись з однієї площини ковзання на іншу.
Термічно активируемая дифузійна міграція атомів може здійснюватися і невакансіоннимі механізмами, тобто такими, при яких елементарне зміщення атома Не передбачається наявність порожнього простору у вигляді знаходиться по сусідству локалізованої вакансії. Розглянемо основні невакансіонние механізми дифузійної міграції, маючи на увазі кристал, вільний від нерівноважних дефектів.
Рис.2.4. Можливі механізми дифузії в твердих розчинах заміщення: 1) простий обмінний; 2) циклічний обмінний; 3) вакансійні; 4) простий межузельний; 5) межузельний механізм витіснення; 6) краудіонів
Зсув даного атома може відбутися або внаслідок простого обміну з одним з найближчих сусідів (механізм обміну), або внаслідок колективного повороту групи атомів, що знаходяться по сусідству, на певний мінімальний кут, який визначається симетрією кристала, при якому всі атоми групи опиняться в нових позиціях (кільцевий механізм) (рис.2.4). Обидва ці механізми в щільноупакованих структурах малоймовірні у зв'язку з тим, що їх реалізація передбачає істотну деформацію найближчого оточення. Це означає, що енергія активації елементарного акту повинна бути вельми великий, а його вірогідність відповідно експоненціально малою.
Розглянемо також релаксаційний механізм, суть якого полягає в наступному. Вакансія, втративши свою структурну індивідуальність, може «поділитися» об'ємом з атомами найближчого оточення. У сукупності вони створять область локального розупорядкування, в якій n атомів займають об'єм, що належав (n + 1) позиціях. Припускаючи, що структура цієї області подібна структурі розплаву, і враховуючи, що плавлення щільноупакованих структур супроводжується позитивним стрибком об'єму, можна переконатися, що n 30. У виниклій невпорядкованою області атоми можуть дифундувати за механізмом рідкофазної дифузії.
У реальних структурах істотним може виявитися механізм дифузійної міграції атомів по міжвузлів. У тих випадках, коли розмір диффундирующего атома істотно менше атомів кристала-основи, його переміщення може здійснюватися внаслідок термічно активуються перескоків з даного міжвузлів до однієї з сусідніх. Саме за допомогою цього механізму дифундують багато гази в металах. Якщо ж розмір диффундирующего атома близький до розміру атомів кристала-основи, межузельний механізм дифузії може здійснитися в ускладненому варіанті, коли атом з даного міжвузлів НЕ перескакує безпосередньо в сусіднє міжвузлів, а займає місце в найближчому вакантному вузлі, з якого був у ньому атом перескочив у міжвузлів. У послідовності таких стрибків і у вузлах, і в міжвузлів будуть надаватися і атоми дифундуючої домішки, і атоми кристала-основи. Цей механізм непрямого переміщення по міжвузлів може виявитися істотним в пухких структурах з малим координатним числом.
Термічно активована переміщення атомів може здійснюватися в так званій краудіонів конфігурації, коли в напрямку щільної упаковки на n позиціях розташоване n + i атомів (i=1,2). У такій конфігурації диффузионное переміщення може з'явитися наслідком послідовності малих зміщень атомів краудіонів в ...
