Дефекти кристалічних решіток презентація. Презентація на тему "дефекти кристалічних решіток"

«Теплове випромінювання» - Призводить до вирівнювання температури тіла. Приклади теплопровідності: Приклади конвекції. Приклади випромінювання. Конвекція. Теплопровідність в природі і техніці. Коефіцієнт пропорційності називають коефіцієнтом теплопровідності. Теплове випромінювання.

«Фізика твердого тіла» - Позитивно заряджені іони (остов). Енергія ЕF називається енергією Фермі. Рівні ізольованого атома. Відстань між атомами. Схема зонної структури напівпровідника. Розщеплення рівнів при зближенні атомів (принцип Паулі). Щільність заряду в вироб-вільної точці поверхні: Т.5, М: Світ, 1977, С. 123.

«Вода як розчинник» - Роль води в промисловості, сільському господарстві і побуті дуже велика і різноманітна. Вода - найпоширеніша речовина на нашій планеті. Застосування води і розчинів. Вода грає головну роль в житті рослин і тварин. Вода є універсальним розчинником. Учитель фізики Корішонкова Н.А. Вода-розчинник.

«Властивості твердих тіл» - Рідкі кристали. Розташування атомів в кристалічних решітках не завжди правильне. Алмаз. Властивості кристалічних речовин визначаються структурою кристалічної решітки. Кристал турмаліну. Механічна міцність Теплопровідність Електропровідність Оптичні властивості. Аморфні. Дефекти в кристалічних решітках.

«Температура та теплова рівновага» - Мета уроку: Властивості температури: Шкала Цельсія. Фрагмент уроку фізики в 10 класі. Міра середньої кінетичної енергії молекул. Температура. Тема: «Температура». Шкала Кельвіна.

«Молекулярно-кінетична теорія» - Броунівський рух - безладний рух частинок. Докази першого положення МКТ. Хімічний елемент-сукупність атомів одного виду. Молекула- система з невеликого числа пов'язаних один з одним атомів. Основні поняття МКТ. Частинки речовини взаємодіють один з одним. Докази другого положення МКТ.

дефектамив кристалах називають порушення ідеальної кристалічної структури. Таке порушення може полягати в заміні атома даної речовини чужим атомом (атомом домішки) (рис. 1, а), у впровадженні зайвого атома в междоузлие (рис. 1, б), в відсутності атома у вузлі (рис. 1, в). Подібні дефекти називають точковими.

Вони викликають порушення правильності решітки, що поширюються на відстані близько декількох періодів.

Крім точкових, існують дефекти, зосереджені поблизу деяких ліній. Їх називають лінійними дефектамиабо дислокациями. Дефекти такого виду порушують правильне чергування кристалічних площин.

Найпростішими видами дислокацій є крайоваі гвинтовадислокації.

Крайова дислокація обумовлюється зайвої кристалічної напівплощиною, впровадженої між двома сусідніми шарами атомів (рис. 2). Гвинтові дислокацію можна уявити як результат розрізу кристала по півплощині та подальшого зсуву лежать по різні боки розрізу частин решітки назустріч один одному на величину одного періоду (рис. 3).

Дефекти роблять сильний вплив на фізичні властивості кристалів, в тому числі і на їх міцність.

Спочатку имевшаяся дислокація під впливом створених в кристалі напруг переміщається уздовж кристала. Переміщенню дислокацій перешкоджає наявність інших дефектів в кристалі, наприклад, присутність атомів домішки. Дислокації гальмуються також при перетині один з одним. Збільшення щільності дислокацій і зростання концентрації домішок призводить до сильного гальмування дислокацій і припинення їх руху. В результаті міцність матеріалу зростає. Так, наприклад, підвищення міцності заліза досягається розчиненням в ньому атомів вуглецю (сталь).

Пластична деформація супроводжується руйнуванням кристалічної решітки і утворенням великої кількості дефектів, що перешкоджають переміщенню дислокацій. Цим пояснюється зміцнення матеріалів при їх холодній обробці.

слайд 1

Ідеальних кристалів, в яких всі атоми знаходилися б в положеннях з мінімальною енергією, практично не існує. Відхилення від ідеальної решітки можуть бути тимчасовими і постійними. Тимчасові відхилення виникають при впливі на кристал механічних, теплових і електромагнітних коливань, при проходженні через кристал потоку швидких частинок і т. Д. До постійних недосконалостей відносяться:

слайд 2


точкові дефекти (межузельние атоми, вакансії, домішки). Точкові дефекти малі у всіх трьох вимірах, їх розміри по всіх напрямах не більше кількох атомних діаметрів;

слайд 3


лінійні дефекти (дислокації, ланцюжки вакансій і межузельнихатомов). Лінійні дефекти мають атомні розміри в двох вимірах, а в третьому - вони значно більше розміру, який може бути порівняємо з довжиною кристала;

слайд 4


плоскі, або поверхневі, дефекти (границі зерен, межі самого кристала). Поверхневі дефекти малі тільки в одному вимірі;

слайд 5


об'ємні дефекти, або макроскопічні порушення (закриті і відкриті пори, тріщини, включення стороннього речовини). Об'ємні дефекти мають відносно великі розміри, несумірні з атомним діаметром, у всіх трьох вимірах.

слайд 6


Як межузельние атоми, так і вакансії є термодинамічними рівноважними дефектами: при кожній температурі в кристалічному тілі є цілком певну кількість дефектів. Домішки в решітках є завжди, оскільки сучасні методи очищення кристалів не дозволяють ще отримувати кристали з вмістом домішкових атомів менш 10й см-3. Якщо атом домішки заміщає атом основної речовини в вузлі решітки, він називається домішкою заміщення. Якщо домішковий атом впроваджується в междоузлие, його називають домішкою впровадження.

слайд 7


Вакансія - відсутність атомів у вузлах кристалічної решітки, «дірки», які утворилися в результаті різних причин. Утворюється при переході атомів з поверхні в навколишнє середовище або з вузлів решітки на поверхню (границі зерен, порожнечі, тріщини і т. Д.), В результаті пластичної деформації, при бомбардуванні тіла атомами або частками високих енергій. Концентрація вакансій в значній мірі визначається температурою тіла. Поодинокі вакансії можуть зустрічатися і об'єднуватися в дивакансії. Скупчення багатьох вакансій може призвести до утворення пір і пустот.

Дифузія процес перенесення матерії або енергії з області з високою концентрацією в область з низькою. Дифузія являє собою процес на молекулярному рівні і визначається випадковим характером руху окремих молекул. Дифузія в кристалах - це процес, при якому атоми можуть переходити з одного вузла в інший. Автоіонная мікроскопія - це метод прямого спостереження кристалічної решітки металів і сплавів з атомарним дозволом.

Дифузійні процеси в твердих тілах помітно залежать від структури даного кристала і від дефектів кристалічної будови. Дефекти, з'являючись в речовині, або полегшують атомні переміщення, або ускладнюють їх, працюючи як пастки для мігруючих атомів.

ДИФУЗІЯ - ПРОЦЕС випадкового блукання Перший закон Фіка: Частота стрибків атомів: n = n 0 e - Q / kT, де Q - енергія активації дифузії, k - постійна Больцмана, n 0 - константа. Коефіцієнт дифузії D залежить від температури кристала за законом Арреніуса: D = D 0 e - Q / kT Енергія активації дифузії залежить як від енергії освіти конкретного дефекту E f, так і від енергії активації його міграції E m: Q = E f + E m .

АТОМНІ МЕХАНІЗМИ ДИФУЗІЇ Механізм обміну атомів місцями; кільцевої механізм; механізм прямого переміщення атомів по міжвузля; механізм непрямого переміщення межузельние конфігурації; краудіонів механізм; вакансійних механізм; дівакансіонний механізм; механізми дифузії по дислокациям; механізми дифузії по границях зерен в полікристалах.

Вакансійних МЕХАНІЗМИ Енергія активації міграції по вакансійних механізму для таких металів, як мідь, срібло, залізо і т.п., дорівнює приблизно еВ (той же порядок величини має і енергія освіти вакансії). Найпростішим вакансійних кластером є об'єднання двох вакансій - бівакансія (2V). Енергія, необхідна для такого переміщення, часто виявляється меншою, ніж однієї вакансії.

Межузельние МЕХАНІЗМИ Поява міжвузлових атомів в кристалах може бути обумовлено способом приготування або експлуатації матеріалу. Межузельние атоми можна розділити в кристалах на власні і домішкові (сторонні) межузельние атоми. Сторонні (домішкові) атоми також в більшості випадків утворюють з власними атомами гантелі, але їх називають змішаними. Достаток межузельних конфігурацій породжує достаток механізмів міграції за допомогою міжвузлових атомів.

Вакансія повинна притягатися в область стиснення над крайнім атомним поруч зайвої напівплощини, а межузельний атом - в область розширення, розташовану знизу півплощині. Найпростіші дислокації є дефект у вигляді незавершеної всередині кристалу атомної півплощини.

Дифузія за дефектними місцях в кристалах має специфічні особливості. Перш за все вона йде легше, ніж дифузія по бездефектне механізмам. Але її джерела небезмежні: концентрації дефектів в процесі дифузії практично завжди зменшуються за рахунок анігіляції різнойменних дефектів, догляду дефектів на так звані стоки. Але якщо концентрація дефектів велика, їх роль в дифузії настільки зростає, що призводить до так званої прискореної дифузії, прискореним фазово-структурних перетворень в матеріалах, прискореної повзучості матеріалів під навантаженням і т.п. ефектів.

ВИСНОВОК Перелік механізмів міграції по дефектних місцях в кристалах постійно поповнюється в міру все більш поглибленого вивчення дефектів кристалічної будови речовини. Включення того чи іншого механізму в процес дифузії залежить від багатьох умов: від рухливості даного дефекту, його концентрації, температури кристала і інших чинників.

Дефекти в кристалах поділяють на:

нульмерние

одномірні

двовимірні

Точкові дефекти (нульмерние) -порушення періодичності в ізольованих одна від одної точках решітки; у всіх трьох вимірах вони не перевищують одного або декількох міжатомних відстаней (параметрів решітки). Точкові дефекти - це вакансії, атоми в междоузлиях, атоми у вузлах «чужий» підґратки, домішкові атоми у вузлах або междоузлиях.

вакансії- відсутність атома або іона у вузлі кристалічної решітки; впровадженимиабо міжвузольніатомаміілі іонами можуть бути як власні, так і домішкові атоми або іони, що відрізняються від основних атомів за розміром або валентності. домішки заміщеннязамінюють частинки основної речовини у вузлах решітки.

лінійні(Одномірні) дефекти - Основними лінійними дефектами є дислокації. Апріорне уявлення про дислокації вперше використано в 1934 році Орованом і Тейлером при дослідженні пластичної деформації кристалічних матеріалів, для пояснення великої різниці між практичної і теоретичної міцністю металу. дислокація- це дефекти кристалічної будови, що представляють собою лінії, уздовж і поблизу яких порушено характерне для кристала правильне розташування атомних площин.

Поверхневі дефекти кристалічної решітки.До поверхневих дефектів решітки відносяться дефекти упаковки і кордони зерен.

висновок: всі види дефектів в не залежності від причини їх виникнення призводять до порушення рівноважного стану решітки і збільшують її внутрішню енергію.