Anti-faz alanı - Anti-phase domain

Bir antifaz alanı (APD), bir kristalin bir bölgesindeki atomların, mükemmel kafes sistemindekilerin tersi sırada yapılandırıldığı bir tür düzlemsel kristalografik kusurdur . APD'nin tamamı boyunca, atomlar tipik olarak farklı türlerin atomları tarafından işgal edilen sahalarda bulunur. Örneğin, sıralı bir AB alaşımında, bir A atomu genellikle bir B atomu tarafından işgal edilen bölgeyi işgal ederse, antisit hatası olarak adlandırılan bir tür kristalografik nokta hatası oluşur. Kristalin bütün bir bölgesi, atom düzleminin bir bölgesindeki her atom kendi antisiti üzerine oturacak şekilde çevrilirse, bir antifaz alanı oluşur. Başka bir deyişle, bir APD, bir ana kafesin antisit kusurlarından oluşan bir bölgedir . Bu alanın her iki tarafında, kafes hala mükemmeldir ve alanın sınırları, faza karşı sınırlar olarak adlandırılır. En önemlisi, bir antifaz sınırının her iki tarafındaki kristaller, bir yansıma (bir kristal ikiz ) veya bir ters çevirme (bir ters çevirme alanı ) yerine bir öteleme ile ilişkilidir .

Mekanizma

Bu düzlemsel kusurlar, genellikle atomik düzlemlerin kayması ve dislokasyon hareketi ile oluştukları için istifleme hatalarına benzer , ancak öteleme derecesi değişir. İstifleme hatalarında, istifleme uyumsuzluğu bölgesi iki kısmi dislokasyonla sınırlandırılır ve genişletilmiş bir dislokasyon oluşur. Yalnızca kimyasal bozukluk sergileyen faz karşıtı alanlar için, bölge, hem istifleme hem de kimyasal düzensizlik sergileyen iki karmaşık istifleme hatasıyla sınırlandırılmıştır. Bu nedenle, kristalin düzenini tamamen eski haline getirmek için 4 kısmi çıkık gerekir. Bunlar aşağıdaki Şekil 1 ve 2'de görülebilir. Bu bölgelerin genişliği, benzer işaretli kısmi çıkıkların itilmesi ve bölgelerin yüzey enerjisi arasındaki kuvvet dengesi ile belirlenir. Anti-faz sınır yüzey enerjisi arttıkça, kısmi dislokasyonlar arasındaki ayrılma derecesi telafi etmek için azalacaktır.

Şekil 1: Bu şekil, genellikle anti-faz sınırları sergileyen ikili bir alaşım olan Ni3Al kristalindeki iki atom katmanını göstermektedir. Görselleştirme amacıyla, alt katmandaki atomlar, üst katmandan daha büyük olarak gösterilir, ancak bu gerçekte böyle değildir. Üst katmanın ötelenmesi, küçük oklar 1 ve 2 ile gösterilen iki aşamaya bölünebilir. (B) Üst katmanın kısa vektör 1 tarafından kısmen kayması, karmaşık bir yığın arızasının oluşumuna yol açar. (c) Üst katmanın, bir birim kafes öteleme (1 + 2) tarafından verilen öteleme büyüklüğü ile tam kayması, bir anti-faz sınırının oluşmasıyla sonuçlanır. Üst düzlem iki tam kafes aralığı (1, 2, 3 ve 4) ile kayarsa, bir süper yer değiştirme oluşur ve bu mükemmel kristal yapının restore edilmesi için gereklidir. İki mükemmel kafes ötelemesinden oluşan bu süper dislokasyonun, her iki tarafta ikişer tane olmak üzere dört farklı kısmi dislokasyona ayrışması beklenmektedir.

Şekil 2: Karmaşık istifleme hataları ile çevrili dört kısmi çıkık (1,2,3,4) tarafından oluşturulan bir antifaz sınırı. Bu gölgeli bölgelerin dışında kristal mükemmeldir.

Sipariş Güçlendirme

Dislokasyonların sıralı çökeltilerle etkileşiminden kaynaklanan düzen güçlendirme, dislokasyonlar kristal boyunca hareket ettikçe anti-faz sınırlar oluşturarak, mukavemette ve sürünme direncinde önemli artışlara yol açabilir. Bu nedenle, türbin kanatlarında kullanılan yüksek sıcaklıkta sürünmeye dirençli süper alaşımlar için düzen güçlendirme sık sık kullanılır .

Antifaz bölgeleri, kimyasal düzensizliklerinden dolayı mükemmel kafesle karşılaştırıldığında yanlarında bir yüzey enerjisi cezası taşır ve bu sınırların varlığı , kristal boyunca yer değiştirme hareketini engeller, bu da kayma gerilimi altında artan mukavemete yol açar. Aşağıdaki Şekil 3, sıralı bir parçacık boyunca yayılan bir kenar dislokasyonunun sürecini göstermektedir. Dislokasyon parçacık boyunca hareket ettikçe, kafes düzlemleri denge konfigürasyonundan yer değiştirir ve kayma düzlemi boyunca AA bağları ve BB bağları oluşur. Bu, denge AB bağ konfigürasyonuna kıyasla daha yüksek bir enerji durumu oluşturur ve enerjideki değişime anti-faz sınır enerjisi (APBE) denir. Bu, çökeltinin sertleşmesinden kaynaklanan güçlenme derecesini artırabilir, kesmenin gerçekleşmesini zorlaştırabilir ve bunun yerine Orowan'ın çökeltinin etrafında eğilme olasılığını artırabilir.

Şekil 3: Sıralı bir çökelti boyunca hareket eden bir kenar çıkığı süreci. (A) 'da mükemmel sıralı parçacık gösterilmektedir. (B) 'de dislokasyonlar parçacığın bir kısmı boyunca hareket etmiştir. (C) 'de, dislokasyon çökeltiden çıkar ve artan yüzey alanından yüzey enerjisinde bir artışa ve daha yüksek enerjili bir bağlanma konfigürasyonuna yol açar.

Sipariş güçlendirilmesi genellikle itici dislokasyon enerji (Gb) için cazip bir anti-faz sınır enerji (APBE) bir oranı ile karakterize edilir: . Düzen güçlendirme derecesi hem bu orana hem de alaşımın çökelmenin erken veya geç aşamalarında olup olmadığına bağlıdır. Zaman düşük Şekil 4a'da görüldüğü gibi, çok önde gelen dislokasyon arkasında arka çıkık hareket ettiğinde, çökeltilerin ayrı bir kesme yol açar. Alternatif olarak, yüksek olduğunda , arka çıkık, Şekil 4b'de görüldüğü gibi ortak kesmeye yol açan önde gelen çıkığın hemen arkasından takip eder. Yağışın erken aşamalarında, kayma gerilimindeki artış şu şekilde ifade edilebilir: ${\ displaystyle \ epsilon _ {ord} = {\ frac {APBE} {Gb}}}$${\ displaystyle \ epsilon _ {ord}}$${\ displaystyle \ epsilon _ {ord}}$

${\ displaystyle \ tau _ {ord} \ yaklaşık 0,7G (\ epsilon _ {ord}) ^ {3/2} ({\ frac {fr} {b}}) ^ {1/2}}$ düşük veya ${\ displaystyle \ epsilon _ {ord}}$

${\ displaystyle \ tau _ {ord} \ yaklaşık 0,7G [(\ epsilon _ {ord}) ^ {3/2} ({\ frac {fr} {b}}) ^ {1/2} -0,7 \ epsilon _ {ord} f]}$ yüksek için burada G kayma modülüdür, f çökeltilerin hacim oranıdır, r çökeltinin yarıçapıdır ve b dislokasyonun burger vektörüdür. ${\ displaystyle \ epsilon _ {ord}}$

Yağışın sonraki aşamalarında, benzer ifadeler şunlardır:

${\ displaystyle \ tau _ {ord} \ yaklaşık 0,44 G (\ epsilon _ {ord}) f ^ {1/2}}$ düşük veya ${\ displaystyle \ epsilon _ {ord}}$

${\ displaystyle \ tau _ {ord} \ yaklaşık 0,44 G (\ epsilon _ {ord}) [f ^ {1/2} -0,92f]}$ yüksek için . ${\ displaystyle \ epsilon _ {ord}}$

Şekil 4: Çökeltilerin etrafındaki çıkık hareketi.

Edebiyattan Örnekler

Çevirme alanları ve antifaz alanları arasındaki karışıklık, yayınlanmış literatürde ve özellikle silikon üzerinde büyütülen GaA'lar durumunda bile yaygındır. (Silikon üzerindeki GaN'de benzer kusurlar oluşur ve burada ters çevirme alanları olarak doğru şekilde tanımlanırlar). Aşağıdaki şemada bir örnek gösterilmektedir .

Şekil 4. Si üzerindeki GaAs'da yanlış bir şekilde antifaz alanı olarak adlandırılan bir ters çevirme alanını gösteren vurgulanmış alan.

Gölgeli bölge B, bir APD örneğidir. Şekilde, GaAs, Si'nin yanlış yönlendirilmiş bir yüzeyinde büyümüştür (ayrıntılar burada tartışılmamıştır). Misorientation kristal matris ile karşılaştırıldığında ters siteleri olmak B içerisinde Ga, şöyle atomuna yol açar. APD'nin varlığı, 1, 1 ', 2, 2', 3, 3 'Ga sitelerinin bir APB oluşturmak için APD'deki Ga atomlarına bağlanmasıyla sonuçlanır.

Atom konumlarında herhangi bir değişiklik olmamasına rağmen , magnetit, antifaz bölgeleri ve antifaz alan sınırları gibi karışık oksidasyon durumundaki malzemeler , yük sırasının bir sonucu olarak ortaya çıkabilir. Örneğin, yeniden yapılandırılmış manyetit (100) yüzeyi , birinci yüzey altı katmanında alternatif Fe ^II çiftleri ve Fe ^III çiftleri içerir . İki teras birlikte büyüdüğünde iki yüzey altı Fe ^II çifti karşılaşırsa, bir antifaz alan sınırı oluşabilir .

Referanslar