Мартенситные превращения. Мартенситное превращение в сплавах на основе железа. Строение мартенсита в сплавах с цветными и благородными металлами, страница 35

Величина α_i не может быть меньше 1, а ее наибольшее значение должно зависеть от положения атома. Если представить образование межузельного атома как образование гантельной пары в г.ц.к. решетке, то соседние     ячейки должны получить тетрагональную деформацию и относительное увеличение объёма составит α_i=1,71. Вклад вакансии оценивается или нулем, или отрицательной величиной, около -0,1 или -0,2. Таким образом, по С.Т. Конобеевскому, получаем 1,7≥α_υ+α_i≥0,8.

В случае о.ц.к, решетки или других, менее компактных решеток можно ожидать меньшей величины для верхнего предела, чем для плотноупакованных структур, в связи с большей способностью рыхлых структур к релаксации. Образование группировок дефектов должно уменьшать их влияние. При увеличении дозы облучения скорость прироста а уменьшается (и наблюдается даже уменьшение абсолютного эффекта) за счет образования группировок и аннигиляции точечных дефектов. Например, в результате облучения Мо быстрыми нейтронами при температуре 50°С значение периода достигало максимума (увеличение на 0,048%) при 5·10¹⁹ нейтр./см², а при флюенсе 10²⁰ нейтр./см² снова уменьшалось.

Смещение атомов при облучении может привести к закономерной перестройке решетки или ее разрушению и аморфизации. На схеме рисунка 143 показано смещение атомов (Е и D) решетки алмаза, приводящее к разрушению тетраэдрической координации атомов углерода в алмазе и образованию характерной слоистой структуры графита. Возможность такой перестройки следует из того, что при низких давлениях стабильной является именно модификация графита, а не алмаза. Перестройке решетки в значительных объемах препятствует очень большое напряжение, развивающееся из-за резкого увеличения объема (атомный объём углерода в алмазе 5,63 Å, а в графите 8,80 Å). Это объясняет как очень значительное возрастание Δа/а алмаза при облучении, так и возврат радиационных изменений в результате отжига.

Облучение облегчает фазовый переход в олове (при 12°С), где (в противоположность рассмотренному выше случаю алмаза) возникает модификация с решеткой типа алмаза. В железных сплавах облучение нейтронами не только не способствует превращению, но, напротив, может стабилизировать аустенитную структуру.

Фазовое состояние вещества может изменяться под действием бомбардировки ускоренными ионами. Внедрение (имплантация) ионов в кристаллическую решетку приводит к образованию новых фазовых состояний как химическим взаимодействием (образованием химических соединений), так и независимо от химической природы иона.

Рисунок 143 – Схема перестройки ячейки кубической решетки алмаза в ячейку графита

Под действием бомбардировки ионами Не⁺ В.Н. Быков и др. наблюдали переход железа (о.ц.к.) и никеля (г.ц.к.) (в виде тонких пленок) в г.п.у. структуру. Такой же результат получен в более поздней работе при облучении ионами Ar⁺ энергией 40 кэВ (флюенс 10¹⁵-10¹⁷ ион/см², нагрев образцов не превышал   100-150°С), для молибдена наблюдали переход в г.ц.к. структуру. Те же переходы наблюдали при использовании ионов N⁺ и С⁺. Независимость превращения от химической природы ионов позволяет считать, что определяющим фактором при ионной бомбардировке в рассматриваемых условиях является чисто радиационное воздействие. В цитируемой работе наблюдавшиеся перестройки атомных структур объясняются возбуждением электронных систем при внедрении ионов в решетку металлов и отмечается, что новые структуры могут быть характерны для фаз высокого давления или структур, возникающих под действием примесей внедрения. Перестройке решетки при ионной бомбардировке способствуют локальные напряжения, связанные с накоплением радиационных дефектов, и термические пики. Проявления «химического» действия внедряемых ионов следует ожидать для ионов элементов, образующих между собой и с атомами мишени более прочные связи (фосфор, кислород и пр.).

Радиационные дефекты в металлах. Бомбардировка металлов ионами и элементарными частицами (протонами, нейтронами, электронами) при достаточно высокой энергии этих частиц, а также воздействие у квантов большой энергии приводят к образованию дефектов кристаллического строения, которые названы радиационными повреждениями.