ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ
КРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ ТРАВЛЕНИЯ
Цель работы: ознакомиться с типами дефектов в реальных кристаллах. Научиться выявлять дислокации, границы зерен,
определять плотность дислокаций в кристаллах и разориентировку субграниц.
Приборы и принадлежности: оптический микроскоп, реактивы для выявления дислокаций методом травления,
монокристаллы LiF или NaCl, объект-микрометр.
Методические указания
Реальные кристаллы содержат большое количество нарушений в упорядоченном расположении атомов. По их величине
(в сравнении с размером атома) дефекты разделяют на точечные, линейные, плоские (поверхностные) и объемные.
Точечные дефекты (межузельные атомы, вакансии, атомы замещения и внедрения) малы по своим размерам и не
видимы даже в самом мощном оптическом микроскопе.
Дислокации (линейные несовершенства) так же соизмеримы с размерами атома в двух направлениях, но в третьем –
могут простираться через весь кристалл.
Примерами плоских дефектов являются границы зерен и поверхность кристалла. В поликристаллах при затвердевании
образующиеся зародыши ориентированы в пространстве случайно. Поэтому когда кристаллизация заканчивается,
кристаллиты срастаются случайным образом с образованием дефектов – границ зерен. На поверхности кристалла (даже
самого идеального) нарушается его важнейшее свойство – трансляционная симметрия, рвутся межатомные связи, возникает
поверхностное натяжение.
Размеры объемных дефектов велики во всех трех направлениях – это поры, трещины и раковины в кристаллах.
Для выявления дислокаций методом травления образец помещают в раствор, который растворяет (травит) его
поверхность. При этом скорость растворения материала вблизи точки выхода дислокаций на поверхность больше средней
скорости растворения поверхности. Это различие возникает в результате следующих свойств дислокаций: искажения
решетки и существования поля деформаций; особенности геометрии плоскостей, связанных с винтовой дислокацией;
повышенной концентрации примесных атомов на дислокации [4]. Поэтому в местах выхода дислокаций на поверхность
образуются ямки травления.
На рис 3.1 видны хаотично расположенные дислокации роста 1. Ямки травления
дислокаций деформации выстраиваются по прямым линиям 2 полос скольжения.
Извилистые кривые линии малоугловых границ 3 из плотно расположенных или слившихся
в одну канавку ямок травления разбивают монокристалл на множество субзерен. Такую
структуру имеет каждое отдельное зерно реального поликристаллического материала.
Порядок выполнения работы
1 Отколоть образец от монокристалла LiF или NaCl, пользуясь тем, что эти вещества
легко разрушаются по плоскостям спайности {100}. На свежую поверхность скола нанести
иглой два-три легких укола. После этого опустить кристалл в травитель и выдержать там
(состав реактива и время травления – по указанию преподавателя). Затем промыть в
растворителе и высушить фильтровальной бумагой.
2 Изучить дислокационную структуру кристалла в микроскопе с увеличением 200 – 400
x
.
3 Зарисовать форму фигуры травления дислокации и указать на эскизе направления <100> и <110> с учетом того, что
ребра (края) монокристалла имеют ориентировку <100>.
4 Определить плотность дислокации роста ρ
Д
(см
–2
)
ρ
Д
= N / F, (3.1)
где N – число выходов дислокаций на площади поверхности F (см
2
).
5 Найти дислокационную розетку от укола иглы 4 (рис. 3.1) и определить плотность дислокаций в этой
деформированной области и сравнить с ранее определенным значением.
6 Найти и зарисовать тройной стык субграниц 3 ( рис. 3.1) и определить угол разориентировки соседних зерен θ.
Для малоугловой границы наклона справедлива формула Рида:
θ = b / D,
где D – расстояние между дислокациями в субгранице; b – вектор Бюргерса краевой дислокации (для NaCl b = 3,9 ⋅ 10
–10
м,
для LiF b = 2,83 ⋅ 10
–10
м).
Содержание отчета
1 Название и цель работы.
2 Тип микроскопа, его характеристика, тип кристалла, состав травителя.
3 Методика определения плотности дислокаций и угла разориентировки субзерен.
4 Рисунки скоплений дислокаций и субграниц.
5 Результаты измерений и вывод о влиянии деформации на плотность дислокаций.
Контрольные вопросы
Рис. 3.1 Структура
монокристалла после травления
2 4 <100>
1
3
(
100
)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- …
- следующая ›
- последняя »
