Файл: Ямалеев К.М. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей стареющими сплавами.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.07.2024
Просмотров: 101
Скачиваний: 0
При этом кристаллическое строение обеих фаз считается правиль ным, а форма частиц второй фазы идентична с формой отверстий в кристалле матрицы. В силу этого о.д.р. первого и второго типов
оказываются в пространстве обратной решетки идентичными и по добная структура кристалла стареющего сплава, хотя и Возможна, но маловероятна, особенно на начальных (или низкотемпературных) стадиях старения, когда выделения второй фазы очень малы, име ют нерегулярное строение и тесно связаны с матрицей или когда сплав вообще должен рассматриваться как почти регулярный крис талл исходного твердого раствора, содержащий лишь нарушения правильного трехмерно-периодического строения [19, 20]. Для та ких структур более оправданно применение другого метода расчета, учитывающего лишь смещения атомов с их положений в регуляр ной решетке твердого раствора, происходящие в процессе старе ния монокристалла. В работе [21] этот метод был изложен в при менении к одномерным структурам, а затем качественно распро странен на трехмерный случай [22]. Позднее анологичный метод был использован и другими авторами [23-26]. Наиболее строгое изложение его дано в статьях Кокрана и др. [25, 26].
Амплитуда рассеяния рентгеновских лучей (в единицах рас сеяния одним электроном) кристаллом К с нарушениями правиль ной периодичности в^областях В ддѳтся выражением
А(Н)= |
/ p {f)e 2 T” r ^dvri |
|
|
||
где |
V |
у |
кристалла; р(г ) |
- |
его электронная плот |
- объем всего |
|||||
ность |
в каждой точке г; |
Н — радиус-вектор обратной решетки, |
|||
т.е. Фурье-пространства. |
В силу этого А (Н ) |
можно рассматри |
вать как Фурье-прѳдставление кристалла. Поскольку нарушения занимают не весь объем кристалла К и вне этих нарушений р(Т) есть идеальная трехмерно-периодическая функция р^( г"), можно написать
— |
/ |
_ |
2-rnrïî, |
, |
р(г)е |
2-піТН |
. |
|
А(Н) = |
p0 (r)e |
|
dvr+ |
/ |
dvr, |
(1.18) |
||
V-£VB |
|
|
2ѴВ |
|
|
|||
здесь 2 Vв |
- |
объем в кристалле, |
занимаемый нарушениями пра |
|||||
вильной периодичности |
(В). Запишем (1.18) |
в виде |
|
|||||
А(Н) = |
|
_ |
2 |
, |
|
|
2ттіТН, |
|
|
f Р0 ( г ) е |
d v r + |
/ p0 ( r )e |
dvr _ |
||||
|
Ѵ-2ѴВ |
|
|
2VB |
|
|
||
- ; |
|
2 n i r H |
f |
|
2-ттіТН |
|
||
p . ( r ) e |
dv |
P(7) e |
dvr |
|
||||
2VB |
|
|
|
2 V. |
|
|
|
|
или |
|
A(II)= / Р0 (*)е |
dvr+ / [р ("г)-р0Гг)]е^ ^dvr. ( U 9 ) |
V |
* VB |
Если формула (1.18) соответствует схеме А.М. Елистратова (см. рис. 8) [16], то формула (1.19) - схеме (рис. 9 ), согласно которой рассеяние кристаллом с нарушениями рассматривается как сумма рассеяний неискаженным ("идеальным") кристаллом
К и отдельными |
областями В, но с электронной плотностью р(г)— |
||||||
_р (г). В силу |
того, что р (г ) - |
идеальная трехмерно-перио |
|||||
дическая функция, а объем кристалла |
V |
достаточно велик, пер |
|||||
вый член в |
(1.19) отличен от нуля только |
в непосредственной |
|||||
близости к узлам |
обратной решетки _ненарушейного кристалла, в |
||||||
которых Н принимает значения. H |
= ^hkl* |
П°ЭТ0МУ диффузное |
|||||
рассеяние будет |
иметь амплитуду |
|
|
|
|||
А д ( Н) = - |
/ |
[р( r ) _ p 0(r')]e2Trl^ d |
ѵг |
|
|||
|
|
svB |
|
|
|
|
|
при условии, |
чго |
Н-ИШ > 1 /В , |
где |
R0 - |
средний размер крис |
||
талла К (см. |
|
рис. |
9). |
|
|
|
|
Таким образом, интенсивность диффузного рассеяния кристал лом с нарушениями определяется разницей в распределении элект ронной плотности в нарушенных и идеальных частях:
ДОЧ / [ p ( r ) - p 0 ( r ) ] e 2l4 rHd v r |
( 1.20) |
2 V r |
|
Из формулы (1.20) следует, что интенсивность диффузного рассеяния зависит не только от разности электронных плотностей р ( 7 ) —Р0(г )*но и °т характера распределения областей нарушений
В в кристалле К. Если все нарушения В идентичны и расположе ны в кристалле на относительно больших расстояниях одно от другого, так что лучи, рассеянные отдельными нарушениями, не интерферируют, то
Ід(Н) = |/ [ p ( r ) - p 0 (r)]e “ l7fIdvr j
= |
|
2 |
f |
[р( Г) — Р0( г)]е |
2тгігН |
|
|
d v r |
|||||
|
|
ПО |
|
|
|
|
|
|
всем у в VS |
|
|
||
= |
N |
f |
* |
2тгігН |
. . . . |
2ТГІГН |
|
|
I |
p( г )e |
dv, |
/ p 0 (r )e |
dvr |
VB
к + в
v m t fппппппi ?
Р и с . 9. Схема кристалла с нарушениями по Ю.А.Багаряцкому [2 7 ]
1 - Р0 : 2 - р ; 3 " р- р 0
и мы приходим к случаю, когда диффузное рассеяние концентри руется (в вше идентичных областей диффузного рассеяния, соот ветствующих форме нарушений) около узлов обратных решеток матрицы и фазы выделения.
Развернем формулу (1.20):
[ /](Н)= I |
/ |
p(T)e“ ~^dvr |
- |
2-n-iflI |
d v r |
||
Р0(г)е |
|
||||||
|
SVR |
|
SV В |
|
|
||
- 2 Re |
7 |
f |
- 2ттігН |
w |
f |
|
|
( |
р( г )е |
dvr)( |
|
( 1.2 1 ) |
|||
|
svB |
|
svB |
|
|
||
Здесь |
Re |
|
означает реальную часть произведения интегралов. |
Предположим, например, что в правильном кристалле в отдель ных малых областях произошла перестройка решетки в решетку
нозой фазы, но так, |
что в определенных |
атомных плоскостях |
||
типа (001) |
в случае |
сплава Al—Cu—Mg |
[2 2 ] |
сохранилась та же |
плотность |
атомов, т.е. они остались на тех же |
расстояниях' один |
||
от другого |
(в этом |
и выражается сопряженность решеток), что |
и раньше. Тогда можно считать, что одно из условий Лауэ (в ко
торое входит. вектор "ад для рассматриваемого случая) для |
такой |
♦ |
а2 |
системы выполняется, а два других - нет, поскольку ад и |
различны в областях твердого раствора и в фазе выделения. Это должно привести к появлению слабых эффектов одномерной дифракции по плоскостям обратной решетки типа (001), что нахо дится в соответствии с опытом.
Р и с . |
1 0 . Эффект образования |
Зона |
|||
зональных эллипсов типа[001] |
|
||||
на рентгенограммах монокрис |
|
||||
талла |
сплава |
А1 - 4% Си пос |
|
||
ле |
старения |
в течение 19 час |
|
||
при |
170°С |
[ 2 7 ] . Нефильтро |
|
||
ванное Mo |
К-излучение |
|
В сплаве А)—Си при выделении сопряженной Ѳ1фазы сох раняются неизменными (в указанном смысле) все атомные плос
кости типа ( hkl ), |
■ если |
CQ' іI[001 ]а* |
Таким |
образом, |
в этом. |
|
случае выполняются два |
условия Лауэ |
(для |
aj |
и |
и в °°Рат_ |
|
ной решетке типа |
[001] |
должно происходить |
рассеяние вдоль |
прямых, т.е. эффекты двумерной дифракции. Это не противоречит опыту: на снимке (рис. 10) видно, что прочерченными оказыва ются зональные эллипсы не только типа [001], но и другие. Так и должно быть, если они образуются вследствие проектирования двумерных эффектов в пространстве обратной решетки. Попытка же количественно рассчитать эффекты прочерчивания зональных эл
липсов с |
помощью формулы (1.21) |
пока не привела к успеху. Здесь |
|
особенно |
интересен случай сплава |
Al—Mg—Si, • в котором рас |
|
сеивающие способности всех атомов почти равны и различия в |
|||
р(г) иро(г) |
обусловлены только расположением рассеивающего |
вещества в пространстве. Другая картина наблюдается для сплава типа Al—Ag после его низкотемпературного старения. Общеиз вестна схема, предложенная Гинье для объяснения здесь эффек-•
тов диффузного рассеяния: обогащенные |
серебром сферические |
||
области с |
радиусом Rj (рис. 11) и средней электронной плот |
||
ностью |
окружены обедненными |
областями с наружным |
|
радиусом |
R2 и средней плотностью |
р^; |
такие комплексы |
(зоны) вкраплены в твердый раствор со средней концентрацией серебра (электронная плотность pQ). ; Эта модель поддается пол
ному расчету с помощью формулы (1.20).