ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ
N – количество атомов в кристалле;
n – количество дефектов.
Количество способов, которыми можно удалить n атомов из узлов кристаллической решётки, будет определяться такой величиной:
Если E – энергия образования дефекта, то энергия кристалла изменится на величину nE.
Изменение энтропии (мера беспорядка).
где – изменение свободной энергии.
Система устойчива,
Согласно формуле Стирлинга,
– бездефектный кристалл т/д возможен лишь при абсолютном нуле. При всех других температурах реальное твёрдое тело будет иметь дефекты: в реальном кристалле возникают и исчезают вакансии.
В основном атомы обладают энергией, значительно меньшей энергии образования вакансий. Однако благодаря флуктуации энергии (случайного отклонения от равновесного распределения) в системе находятся атомы, способные образовать вакансии:
Количество вакансий очень сильно зависит от температуры. Для алюминия:
при T = 300 K – на 1012 атомов 1 вакансия;
при Тплавл = 660 – на 1000 атомов 1 вакансия.
Атомы внедрения – избыточные атомы, проникающие в решётку, но не занимающие её узлов. Сторонние атомы внедрения называются примесями.
дефект по Шоттки
дефект по Френкелю (вакансия + атом внедрения)
Энергия образования атомов внедрения 3-5 эВ.
где величина z – небольшое целое число, характеризующее число междоузлий возле атомов.
Внедрённая примесь возникает в результате проникновения посторонних атомов в междоузлие кристаллической решётки. Проникновение примесей особенно характерно при небольших размерах атомов, напр., O2, H2.
Образование точечных дефектов.
1. Нагрев до высокой температуры и резкое охлаждение – закалка.
2. Механическая деформация.
3. Облучение.
Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 401;