ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ
КРИСТАЛЛОВ МЕТОДОМ ТРАВЛЕНИЯ
Цель работы: ознакомиться с типами дефектов в реальных кристаллах. Научиться выявлять дислока-
ции, 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 направлени-
ях, 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 результа-
те следующих свойств дислокаций: искажения решетки и существования поля деформаций; особенно-
сти 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 по-
лос скольжения. Извилистые кривые линии малоугловых границ 3 из плот-
но расположенных или слившихся в одну канавку ямок травления разбива-
ют 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 све-
жую поверхность скола нанести иглой два-три легких укола. После этого
опустить кристалл в травитель и выдержать там (состав реактива и время травления – по указанию пре-
подавателя). Затем промыть в растворителе и высушить фильтровальной бумагой.
2 Изучить дислокационную структуру кристалла в микроскопе с увеличением 200 – 400
×
.
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.
Рис. 3.1 Структура
монокристалла после
травления
2 4 <100>
1
3
(
100
)
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- …
- следующая ›
- последняя »
