Комплексы из межузельных атомов

Вакансии и межузельные атомы могут образовывать устойчивые комплексы с атомами растворенного элемента. Такое взаимодействие обусловлено 1)упругое притяжение; 2)уменьшение энергии из-за перераспределения электронов. Упругое притяжение атома растворенного элемента к вакансии или гантели обусловлено частичной взаимной компенсацией упругих деформаций, т. к. последние имеют разные знаки вокруг точечных дефектов разного вида. Например, взаимное притяжение вакансии и примесного атома – результат того, что пустота, оказавшись вблизи примесного атома, частично компенсирует упругую деформацию вокруг него. Определенные косвенными методами значения энергии связи вакансии с разными атомами лежат в интервале 0,01 – 0,3 эВ. Равновесная концентрация комплексов «вакансия – примесный атом» в случае разбавленных растворов замещения имеет вид

(12) А – энтропийный фактор; Z - координационное число; - концентрация примесей в атомных долях; - энергия связи вакансии с примесным атомом. =>чем выше температура и больше энергия связи, тем выше равновесная концентрация комплекса. Комплекс «вакансия – примесный атом» значительно более подвижен, чем атом того же элемента, не имеющего привязанной к нему вакансии. Атом одиночка (прим.) мигрирует в кристалле, перескакивая в вакантный узел, когда тот случайно оказывается рядом. В комплексе же всегда рядом с растворенным атомом находится своя вакансия. Комплекс может мигрировать на сколь угодно большие расстояния только при участии в его движении соседних атомов основного металла, обменивающихся местами с вакансией, которая все время остается связанной со своим растворенным атомом. Чередование обмена местами вакансии и растворенного атома внутри комплекса и обменов местами вакансии комплекса и соседнего атома основного металла при непрерывном участии одной вакансии в этих обменах обуславливают быструю миграцию растворенного элемента. Вероятность перехода примесного атома больше, т. к. соседние атомы стремятся вытолкнуть примесный атом.

Образование комплексов играет важную двоякую роль:1. обеспечивают быструю диффузию; 2. уменьшается доля свободных вакансий и, соответственно, их участие в других диффузионных процессах. Эти добавки служат ловушками для вакансий в закаленном сплаве и уменьшают их участие в транспортировке атомов Вакансии, образующие с атомами растворенных элементов, устойчивые комплексы, называются примесными вакансиями, в отличие от свободных тепловых вакансий. Комплекс «межузельный атом – примесный атом» является смешанной гантелью. На одном конце гантели находится атом основного металла, а на другом – примесный атом.