Точечные дефекты

Ксамым простым точечным дефектам относятся вакансии, межузельные атомы основного вещества, чужеродные атомы внедрения.

Вакансией называется пустой узел кристаллической решетки, а межузельным атомом — атом, перемещенный из узла в позицию между узлами.

Вакансии и межузельные атомы появляются в кристаллах при любой температуре выше абсолютного нуля из-за тепловых колебаний атомов. Каждой температуре соответствует равновесная концентрация вакансий, а также межузельных атомов. Например, в меди при 20 — 25 грС содержится 10е-13 % (ат.) вакансий, а вблизи точки плавления — уже 0,01 % (ат.) (одна вакансия приходится на 10е4 атомов).

Пересыщение точечными дефектами достигается при резком охла­ждении после высокотемпературного нагрева, при пластическом деформи­ровании и при облучении нейтронами. В последнем случае концентрация вакансий и межузельных атомов одинакова: выбитые из узлов решетки атомы становятся межузельными атомами, а освободившиеся узлы стано­вятся вакансиями.

С течением времени избыток вакансий сверх равновесной концентра­ции уничтожается на свободных поверхностях кристалла, порах, грани­цах зерен и других дефектах решетки. Места, где исчезают вакансии, называются стоками вакансий. Вакансии являются самой важной разно­видностью точечных дефектов; они ускоряют все процессы, связанные с перемещениями атомов (диффузия, спекание порошков и т.д.).

В ионных и ковалентных кристаллах вакансии и другие точечные де­фекты электрически активны и могут быть как донорами, так и акцепто­рами. Это создает в кристаллах преобладание определенного типа прово­димости. В ионных кристаллах электрическая нейтральность кристалла сохраняется благодаря образованию пары точечных дефектов: вакансия-ион, у которых электрические заряды имеют противоположные знаки.

Все виды точечных дефектов искажают кристаллическую решетку и, в определенной мере, влияют на физические свойства. В технически чи­стых металлах точечные дефекты повышают электросопротивление, а на механические свойства почти не влияют. Лишь при больших концентра­циях дефектов в облученных металлах понижается пластичность и замет­но изменяются другие свойства.