Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением
Проанализирована роль взаимодействующих междоузельных атомов и их малоподвижных комплексов в спинодальном распаде облучаемых бинарных а-b сплавов, компоненты которых имеют существенно различные атомные массы, например, NiBe, CuBe, AlZn. Проаналізовано роль взаємодіючих междоузельних атомів і їх мало...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2000 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2000
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78142 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением / П.А. Селищев // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 4. — С. 24-25. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860063931157970944 |
|---|---|
| author | Селищев, П.А. |
| author_facet | Селищев, П.А. |
| citation_txt | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением / П.А. Селищев // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 4. — С. 24-25. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Проанализирована роль взаимодействующих междоузельных атомов и их малоподвижных комплексов в спинодальном распаде облучаемых бинарных а-b сплавов, компоненты которых имеют существенно различные атомные массы, например, NiBe, CuBe, AlZn.
Проаналізовано роль взаємодіючих междоузельних атомів і їх малорухомих комплексів в Спінодальний розпад опромінюються бінарних а-b сплавів, компоненти яких мають істотно різні атомні маси, наприклад, NiBe, CuBe, AlZn.
The role of interstitial atoms interacting and inactive complexes in spinodal decomposition and irradiated binary a-b alloys whose components have substantially different atomic masses, for example, NiBe, CuBe, AlZn.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:06:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.2:539.12.04
ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ НА МЕЖДОУЗЕЛЬНЫЙ
МЕХАНИЗМ СПИНОДАЛЬНОГО РАСПАДА БИНАРНЫХ СПЛАВОВ
ПОД ОБЛУЧЕНИЕМ
П.А.Селищев
(Киевский университет им.Тараса Шевченко, г.Киев, Украина)
Проанализирована роль взаимодействующих междоузельных атомов и их малоподвижных комплексов в
спинодальном распаде облучаемых бинарных а-b сплавов, компоненты которых имеют существенно различ-
ные атомные массы, например, NiBe, CuBe, AlZn.
Рассматривается низкоэнергетическое облуче-
ние, когда в междоузельные положения в основном
выбиваются более легкие атомы типа а, а генераци-
ей междоузельных атомов типа b можно прене-
бречь.
В предлагаемой модели изучаются вакансион-
ный и междоузельный механизмы массопереноса.
Это связано с тем, что концентрационное расслое-
ние сплава является диффузионно-контролируемым
процессом, а отличительной особенностью массо-
переноса на микроуровне в облучаемом сплаве яв-
ляется, наряду с заметным усилением потока атомов
по вакансиям, возникновение превышающего его
междоузельного диффузионного потока. Действи-
тельно, под облучением за единицу времени в кри-
сталле создаются примерно равные количества ва-
кансий и междоузельных атомов, но подвижность
последних значительно выше. Без облучения диф-
фузия происходит по вакансионному механизму,
концентрация термических междоузельных атомов
и их поток - ничтожно малы.
Изменение концентраций а-атомов в узлах мат-
рицы na, в междоузельном положении ni, и захвачен-
ных ловушками nt
+, b-атомов в узлах матрицы nb, ва-
кансий nv, описывается уравнениями
∂
∂
τ γ β
n
t
Kn n n n n div ji
a
o
i i t i t t i= − − + −− +/ (1)
∂
∂
γ β
n
t
n n nt
t i t t
+
− += − (2)
∂
∂
τ
n
t
Kn n div ja
a
o
i i a
v= − + −/ (3)
∂
∂
n
t
div jb
b
v= − (4)
∂
∂
τ
n
t
Kn n div jv
a
o
v v v= − −/ (5)
Здесь τi(Т) и τv(Т) - характерные времена жизни
вакансий и междоузельных атомов типа а по отно-
шению к уходу на стоки, Kna
o
- скорость их генера-
ции. Она пропорциональна не локальной, а усред-
ненной концентрации а-атомов na
o потому, что кон-
центрация дефектов в данной точке пространства
определяется скоростью их генерации усредненной
по области, характерные размеры которой примерно
равны среднему пробегу первично выбитого атома,
сравнимого с периодом спинодального распада
(100-400 нм). γnt
-ni и βt - скорости образования
комплексов и их термического распада, они связаны
согласно принципу детального равновесия. nt
-=nt-
nt
+, nt - концентрация ловушек. Поток вакансий и по-
токи a- и b- атомов по вакансиям связаны соотноше-
нием -jv=ja
v+jb
v и равны
j D n d n n d n nv v v a v a b v b= − ∇ + ∇ + ∇ ,
( ) ( ) ( )
( )
( )j d n n d n na b a b v a b v
a b
a b v= − ∇ + ∇ .
j D n n F Ti i i i= ∇ −( ) - поток междоузельных
атомов, он зависит от силы упругого взаимодей-
ствия дефектов
F V r r n r V r r n r drr i t t= ∇ − + −∫ +( ( ') ( ') ( ') ( ')) '
Di - коэффициент диффузии междоузельных ато-
мов, T - температура в энергетических единицах,
V(r) и Vt(r) - потенциалы взаимодействия. Рекомби-
нацией точечных дефектов пренебрегалось, по-
скольку она к неустойчивости не приводит.
Стационарное однородное решение уравнений
(1) - (5) имеет вид: ni
o=KNaτi, nv
o=KNaτv,
nt
+o=γτiKNant/(γτiKNa+βt), na
o=Na-nt
+o-ni
o, nb
o=1-Na,. Na
- концентрация а-атомов.
Однородный сплав станет неустойчивым по от-
ношению к спинодальному распаду, если действи-
тельная часть декремента затухания его малого воз-
мущения λ (моды с некоторым волновым вектором
k=kс) станет положительной. Характеристическое
уравнение для λ(k) имеет вид P2(λ)P3(λ)=0, где P2(λ)
и P3(λ) - многочлены второй и третьей степени. Пер-
вый зависит от ni, nt
+ и фурье-образов потенциалов
взаимодействия V(k) и Vt(k), но не зависит от nv, nа,
nb и параметров диффузии по вакансионному меха-
низму. Второй - от nv, nа, nb и параметров диффузии
по вакансиям, но не от ni, nt
+, V(k) и Vt(k). Это дает
возможность рассмотреть междоузельный (P2(λ)=0)
и вакансионный, (P3(λ)=0), механизмы развития неу-
стойчивости независимо.
Вакансионный механизм в рамках данной моде-
ли к концентрационному расслоению не приводит.
Развитие неустойчивости по междоузельному меха-
низму связано с тем, что благодаря анизотропии для
некоторых направлений в матрице междоузельные
атомы (свободные и в составе комплексов) притяги-
ваются, и их взаимодействие может начать домини-
ровать над влиянием диффузии. Случайное увеличе-
ние концентрации междоузельных атомов в плоско-
сти перпендикулярной kc приведет к тому, что они
24
будут стремиться расположиться в той же плоско-
сти. Это вызовет их избыточный поток в матрицу
вследствие рекомбинации и поглощения насыщаю-
щимися стоками. Формируются чередующиеся
плоскости, обогащенные и обедненные а-атомами.
Сохраняя первое и второе слагаемые, которые
описывают дальнодействующее притяжение и ко-
роткодействующее отталкивание, для направления
совпадающего с kс имеем V(k)= Vo(-1+Bk2),
Vt(k)=Vt
o(-1+Bk2), где Vo
= -V(k=0) и Vt
o
= -Vt(k=0) яв-
ляются функциями упругих модулей и изменения
объема кристалла при введении в матрицу свобод-
ного и, соответственно, захваченного ловушкой
междоузельного атома. Величина В - порядка квад-
рата нескольких периодов кристаллической решет-
ки.
В присутствии ловушек существуют два незави-
симых критерия возникновения неустойчивости.
Первый приводит к критическому значению темпе-
ратуры Тс1, которое меньше чем в отсутствии лову-
шек (Тс). Второй - к уравнению для Тс2
( ) ( )( )T n V n n V n Tc i
o o
t
o
t
o
t
o
t c2 2= + + − ϕ ξ * (6)
где ( )ξ ρ γ* T n Dt
o
i= + − . Влияние ловушек
описывает второе слагаемое в (6). Оно пропорцио-
нально произведению концентраций свободных и
занятых ловушек, которое зависит от температуры,
энергии миграции междоузельного атома Ei
m и энер-
гии его связи с ловушкой Et.
Если все ловушки заняты или, наоборот, свобод-
ны, это слагаемое равно нулю. Когда температура
высока, произведение концентраций свободных и
занятых ловушек для реальных значений парамет-
ров мало, роль комплексов незначительна, уравне-
ние (6) удовлетворятся не будет. Следовательно, для
высокой температуры однородный сплав стабилен,
но при ее понижении ниже критического значения
Тс2
(1) - становится нестабильным, происходит его
концентрационное расслоение. С дальнейшим пони-
жением температуры достигается второе критиче-
ское значение температуры Тс2
(2). Оно меньше Тс2
(1),
но больше Тс1. Однородный сплав вновь становится
стабильным и остается таковым вплоть до значения
температуры Тс1. C увеличением концентрации ло-
вушек область неустойчивости между Тс2
(1) и Тс2
(2)
расширяется как в сторону меньших, так и в сторону
больших температур. При уменьшении концентра-
ции ловушек до нуля она сужается и исчезает. С воз-
растанием Et она смещается в сторону низких скоро-
стей генерации дефектов. Период бифуркационной
моды во всех случаях равен
( ) ( )( )d k Bc= = −2 2 2 1π π ϕ ξ ϕ ξ* * (7)
и составляет десятки (при высоких температу-
рах) - сотни нанометров и слабо зависит от nt и Et.
25
ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ НА МЕЖДОУЗЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ СПИНОДАЛЬНОГО РАСПАДА БИНАРНЫХ СПЛАВОВ ПОД ОБЛУЧЕНИЕМ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78142 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:06:02Z |
| publishDate | 2000 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Селищев, П.А. 2015-03-12T07:38:23Z 2015-03-12T07:38:23Z 2000 Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением / П.А. Селищев // Вопросы атомной науки и техники. — 2000. — № 4. — С. 24-25. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78142 539.2:539.12.04 Проанализирована роль взаимодействующих междоузельных атомов и их малоподвижных комплексов в спинодальном распаде облучаемых бинарных а-b сплавов, компоненты которых имеют существенно различные атомные массы, например, NiBe, CuBe, AlZn. Проаналізовано роль взаємодіючих междоузельних атомів і їх малорухомих комплексів в Спінодальний розпад опромінюються бінарних а-b сплавів, компоненти яких мають істотно різні атомні маси, наприклад, NiBe, CuBe, AlZn. The role of interstitial atoms interacting and inactive complexes in spinodal decomposition and irradiated binary a-b alloys whose components have substantially different atomic masses, for example, NiBe, CuBe, AlZn. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением Вплив комплексоутворення на междоузельний механізм спінодального розпаду бінарних сплавів під опроміненням Effect of complexation on interstitial mechanism of spinodal decomposition of binary alloys under irradiation Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением Селищев, П.А. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| title | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением |
| title_alt | Вплив комплексоутворення на междоузельний механізм спінодального розпаду бінарних сплавів під опроміненням Effect of complexation on interstitial mechanism of spinodal decomposition of binary alloys under irradiation |
| title_full | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением |
| title_fullStr | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением |
| title_full_unstemmed | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением |
| title_short | Влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением |
| title_sort | влияние комплексообразования на междоузельный механизм спинодального распада бинарных сплавов под облучением |
| topic | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| topic_facet | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78142 |
| work_keys_str_mv | AT seliŝevpa vliâniekompleksoobrazovaniânameždouzelʹnyimehanizmspinodalʹnogoraspadabinarnyhsplavovpodoblučeniem AT seliŝevpa vplivkompleksoutvorennânameždouzelʹniimehanízmspínodalʹnogorozpadubínarnihsplavívpídopromínennâm AT seliŝevpa effectofcomplexationoninterstitialmechanismofspinodaldecompositionofbinaryalloysunderirradiation |