Точечные или нульмерные дефекты

Точечные или нульмерные дефекты малы во всех направлениях. К ним относятся межузельный атом, вакансия, примесные атомы внедрения и замещения (рис. 2.2). Межузельный атом располагается в межузельном пространстве и является как бы лишним для идеальной кристаллической решетки.

Вакансия представляет собой узел решетки, в котором отсутствует атом. Примесные атомы, располагаясь в узлах, либо междуузлиях кристаллической решетки основного компонента образуют твердые растворы замещения, либо внедрения. Примесные атомы замещения могут находиться в любых узлах решетки, а атомы внедрения располагаются лишь в наиболее крупных пустотах (кристаллографических порах) между атомами плотноупа-кованной решетки. Точечные дефекты вызывают упругие напряжения и деформацию кристаллической решетки, которые распространяются на 1—2 атомных диаметра и затем затухают. Наибольшие искажения решетки вносит межузельный атом, поэтому энергетические затраты на его образование (энергия активации) в 2—5 раза выше, чем на образование вакансий. Поэтому в кристаллах с илотноупакованной решеткой точечными дефектами преимущественно являются вакансии. Энергия активации при образовании вакансии составляет ~ 1 эв, а межузель-ного атома — 2—5 эв. Образование бивакансий путем объединения двух вакансий сопровождается уменьшением свободной энергии кристалла. Это объясняет образование скоплений вакансий.

Избыточному количеству точечных дефектов способствует радиационное облучение, так как образуются пары Френкеля (межузельный атом-вакансия). Резкое охлаждение металла при закалке, а также многократный нагрев и охлаждение (термоциклирование) приводят к увеличению концентрации вакансий. Следствием этого является существенное изменение механических свойств металла. При приложении внешних нагрузок, особенно при высоких температурах, возникает направленный поток вакансий, сопровождающийся встречным массопере-носом, что приводит к деформации. Концентрация примесных атомов внедрения и замещения зависит от химического состава сплава, а также предельной растворимости легирующего элемента в основном.