Характерные особенности нарушения порядка в расположении атомов вокруг краевой дислокации хорошо видны на рис.2. Искажения возле края лишней полуплоскости вызваны тем, что ближайшие атомы как бы пытаются согласовать свое расположение с резким обрывом лишней плоскости. Поэтому атомы, расположенные рядом с краем лишней полуплоскости, испытывают действие сжимающих напряжений: два атомных ряда, слева и справа от лишней плоскости, прижаты друг к другу. Однако непосредственно под лишней полуплоскостью расстояние между двумя атомными рядами больше, чем в других участках кристалла. Следовательно, в этом месте структура растянута.
В случае винтовой дислокации степень искажений в точке зависит от расстояния до ее центра, но в отличие от краевой дислокации они носят характер скручивания или сдвига решетки.
Искажение решетки в местах дислокаций определяет многие процессы, протекающие в объеме кристаллов и на их поверхностях. Так, например, выход конца дислокаций на поверхность кристалла можно установить методой травления. При травлении поверхности кристалла специально подобранном травителем в первую очередь растворяются участки, в которых решетка искажена наиболее сильно, так как атомы этих участков обладают избыточной энергией и химически более активны, Такими участками являются как раз места выхода концов дислокаций на поверхность кристалла.
Целью настоящей работы является изучение дислокационной структуры кристаллов фтористого лития LiF методом избирательного травления.
Метод избирательного травления сравнительно простой и в то же время надежный способ выявления дислокаций в различных кристаллах. Поэтому он получил широкое применение. Метод состоит в том, что кристалл просто погружается в проходящую среду, например расплав, жидкий раствор иди газообразную среду. В местах выхода дислокаций на поверхность кристалла появляются небольшие ямки травления.
В нашей работе для выявления дислокаций в кристаллах фтористого лития используется слабый водный раствор хлорного железа FeCl3 в воде [5]. Концентрация раствора подбирается экспериментально. Травитель считается хорошим, если при погружении в него кристалла на 2-5 минут в местах дислокаций образуются четко очерченные квадратные пирамидальные ямки. После травления кристалл промывается либо водой, либо спиртом и исследуется под микроскопом. Метод позволяет получить широкую информацию о дислокационной структуре кристаллов. Поскольку ямки травления имеют определенную глубину, они могут дать некоторые указания относительно общего направления линий дислокаций. Если линия дислокаций выходит на поверхность под прямым углом к ней, то ямка травления оказывается симметричной. Если же линия дислокаций пересекается с поверхностью не под прямым углом, то образуется слегка асимметричная ямка травления. По такой асимметрии можно судить о наклоне линии дислокации (рис.6).
Постепенно удаляя поверхностные слои и проводя после каждого слоя избирательное травление, можно исследовать распределение дислокаций в объёме материала.
Если дислокация покинула ямку, возникшую в результате первого травления, образуется плоскодонная ямка травления, так как при дальнейшем травлении увеличиваются только горизонтальные размеры ямки, но не её глубина.
Рис.6. Симметричные и асимметричные дислокационные ямки травления.
Прерывистое движение дислокации в процессе травления приводит к конфигурации, показанной на рис. 7 (4).
Рис.7. Вид ямок травления в различных стадиях движения дислокации.
Плоскодонные ямки травления соответствуют промежуточным положениям дислокаций, а не плоскодонная ямка - конечному положению. Поскольку ямки травления не закрепляют дислокацию, этим методом можно исследовать движение дислокаций. По результатам травления можно судить о плотности дефектов в кристаллах. Обычно под этой величиной понимают число ямок траления (а, следовательно, и дислокаций), приходящееся на единичную поверхность кристалла. Это число колеблется в пределах от 106 – 107 м-2 в наиболее совершенных монокристаллах до 1015 – 1016 м-2 сильно деформированных металлах.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.