Гегузин Я.Е. Почему и как исчезает пустота

Подождите немного. Документ загружается.

схема

процеооа

ро)1{дения

вакадси||

ва||ие)) атома

пуототь|

![з пуототь|)

(

апсась].

схоша

процеоса

поглоще|1ия ш

ро''{девия

ва|!авспй

соремещающейоя

ди'

слокац!!вй

торь1х

прим€ве!]ием

радиоактив11ых

и:}о,опов

ошределял-

ся

коэффици0пт

диффуали

о,

3пая 2, }|ожво получить

развьтх

опъ!лах

оно о1(а3ь|валось существовно

ра3лич-

нь|м'

!тецовятнь|м

обрзом

завпсящип{

от

истории

обраа-

ца

ш от

фашлилии'экспери},ептатора,

! воех, однак0'

ата

воличива

оказьтвалась

3начительво мевь|по

диап*етра

об"

ра8ца'

что

свиде'гельствует

о валичии в

объеме

образцов

источни|{ов

стоков

вакапсий.

последующие годы

акс.

{1еримептаторь1

шаучилиоь

соадавать о6разшы с

варавее

аайа,''ь'.,

ввачен!те}'

вадежво

убодилпоь

том' что

ц*.|',

во

это бьтло

в по€ледующие

годы'

а в

вачале

50-х

важво

было

шадеэтпво

убедиться

в том' что ! мень:пв

раа-

мера

образца.

?тп

мшогие

другие

а}(спершменты согласво овпде-

тольствуют

наличии

в криоталлах-

внутрепних

отоков

вакапспй,

(токов.

а о]]едовательво'

источши1{ов'

так

ка[{

!]роцесс

рожцевия

{{сче8новения

вакавсий

обратим:

ато1|'

присо0дппился

н ст0ку

родилась

вакансия'

ато}'

от

стока

оторвался

ва1{а|]сия

иочоала.

?еперь

]{оп1{ретшь!х

тп1]ах

источников

[

€1Ф[{9$

88:

кашсшй.

!|а

Бо-первьтх' свободная

поверхность

образца. 3десь

всо

ясно:

при1шла вакансия к поверхности

с т|оверх11ости

у|шел

один атом;

при1||ло

поверхности'

площадь

которой

5, число вакансий

п:5/о"

исче3

одноатомнь]й

слой.

}:шли

родив|шиеся

ваканси1|

все будет

происходить

ша-

оборот: появился

атом

лояв:;'лся

слой.

Бо_вторьтх,

лю6ая

распполож{енная-

объеме кристалла

свободная

поверхность'

ограничивающая

трещину

йли

пору,_ такой

:ке }1сточни]{

и сток'

как

свободцая шоверх-

ность'

ограничива|ощая

кристалл.

Б-третьих,

дислокации.

}1а

этом оста}]овимся подроб-

шее.

Ёеаавер1пенпая

полуплоскость' коночно }ке' не

огра_

ничена

геомотрической

прямой,

подобно

лозв11ю бритвьт.

!е

естественнее

уподобитъ

режсущей

кромке пиль| с

не-

упорядоченно

распредеденнь1м11

зубьями.

Ёа

это1|

11.]1,я3в_

ленной кромке не3авер1пенной

полуплоскости'

т. е.

вдоль

линии

краевой

дислокации'

всегда

найдется

место

для

атома' которБ:й по}келал бьт,

уйдя

из

регулярн_ой

шозиции

ре1шетке'

прист|]оиться к полушлоскости. <1/йдя

из

!е;

гулярной позицип

ре|шетки))

з1{ачит' оставив

нол!

вакансию'

(родив)

ее.

Фт кромки

незаверйенной полу-

плоскости может и

оторваться

атом' если

рядом

окан{ется

вакансия' которо;? понему-ли6о надо

истезпфь,

поглотив

атом.

(казапное

означает'

что

л:г1ну1я

краевой

дислокаци[1

п{о}кет

работать

как источник !1 сток

вакавоий.

|{рипаетти-

тельно

этому

типу источнт,|ков

у1

ст0ков

велтт.титта

1тмеет смь1сл

расстоя|{ия

мен{ду

дислокациями'

а это

зна-

1|ит'

что плотность

диолокатций

р*!/12.

1!1ьт

прттходипт

ван{ноп1у

3а|{лючению: в

тех сл}п1аях'

когда

роль

|!сточ_

ников

и стоков

и1рают

дисдокации,

диффузио|{!]ая

вя3_

кость

кристалла

ц.-1/р:

чем

больтпе

дислолат1и|':,

тем

менее

вя3ок

криоталп'

тем ош

легче течет.

,{,ело

мо:щет

обстоятъ

не с0всом так'

когда

плот1{ость

дислокаций

очень

велика

и онп

нат|инают

друг другу

мо1пать

ро'1{дать

поглоц1ать ваканоии;

пе

6удем

обсу:*сдать эту предель_

дую

ситуацию' а

удовольствуемся

важпым заключет|иом:

\"-7/р.

}1азовем

ещо источнп1*и, п стоки

(в_четверть1х)).

ре_

альных кристаллах

имеется мпо}кество

поверхвоотей

рав_'

делов

меж{ду'

рааличными

элемента}'и структуры

грани_

цамш

вер0н

и отдельпь1ми блоками.

Фнц

тожсо

мотут

ро'к-

дать

поглощать

вакансии.' [1роцесо

этот 3начительпо

более

сложпьтй,

нем

про-исходя]ций

на

свободной

поверх_

11ости

или на одивочной

дислокациопной

линии.

/{ействуя

качестве

иоточплка

или стока' такая

поверхностЁ

[Ф;'!!1{-

па еще 3аботитьс.я

вь1полневии своей освовпой

миссии:

оотаваться

гранццей

раздола.

А можот

ока3аться'

что'

поглотив

больп:ое

количество вакацоий' она

превратится

в трещицу.

}словия, при

которых этого не происходит'

т.

е.

шри которых

траница

остаотся

границей'

бьтли

вьтяс-

г|еяь1

с помощью

сло}кцого

математического

анали3а

со-

ветским

теоретиком

и.

м.

]1ифшицем.

|1еретень

источников

стоков

]|1о}1{но

6ыло

бьт продол_

}кить' вспомцив

дислокащионвь|х

потлях'

дефектах

упа'

ковки

!т

др.

[ля

нас' од!1ако' н{елающих

разобраться

фтт_

3ике

процессов

сше1{ания'

достаточпо

па3ванвь:х. 0ни

н ам

помогут

и понять

кривые

усадки

и помирить

межсду

со6ой

два

подхода

проблеме

шереноса

массь! при

спекании:

вязкостттьтй

диффузионнь:й.

(лиянио

теорпй

Фно проиво1пло

па

п0ресечении

магистралей:

сцека-

ние

диффузиопвая

шол3учесть.

Автомобилистам

дошод-

лицно

иввеотно' что

на |тересечег{ии

магистралей со6ь:тия

происходят

чаще'

чем ва прямолипейвь|х

)п[астках

пути.

[ля

автомобп::истов

пересечение

путей

плацдарм беды,

в пауке

пдацдарм откровений

находок.

|!осле

тоф

как

ста.т]п повятнь1ми

мехапи3м вя3кого

течения

кристалла

и свя3ь 1\|ехапи3ма вя3кого

течения'

1(ристаллического тела

фактопт

налвчия

источншк0в и

стоков вакавсий

расстоянием

ме)т{ду

вими'

по}тять при-

чинь1

расхо'кдения

ме){{ду

форштуламш

теории

Френ:теля

!1 тоории

1]ицеса

пе составляло

труда.

[ля

того

чтобьт

понять'

как произо1шло слиявие тео-

рий,

мьт поступим так:

3аставим

их слиться

пасильствец-

тто,

потре6уем,

ттобьт

формульт

двух

теорий,

те, которь1о

ошределяют

врем'1

шолпого 3алечцваЁия

шорь|'

соэ|]али.

1{езакопньтй

приеьл?

[умаю,

что

прцем заков:тьтй, пеаа.

1{онцо подовревие

в неваконпости'

так

|{ак

мь1сль'

пробп-

вающаяся

иоти.!]е' не терпит

стеснеттиЁт.

3ашисанвьпе тта

со.

10 и

формуль]

совпадут'

если

учесть'

что

кристал_

лическое тело им9ет вя3кость

!|т

п2

!ст

по

т].-Б #л:1]7\,

3начок

осво6одпл

мепя от. заботы

чисе;тьт{ьтх'

коэ6-

фициентах,

которые

на

фиаивео:сцй

смь:сд

форшлульл

не

влия|от.

,(о

выяснения

физитеского

смысла

коэффициецта

вяз_

кости

кристалла

послед|{яя

формула

вь|глядела

бьт

по

меньплей

мере

непопятно'

точнее

товоря'

нелепо:

вя3_

кость

3ависит

от

радиуса

порь:?|

теперь

все мо'кцо

поцять'

|1олуненная

форплула

имеет

ту ж{е

копотрукци]о'

что

Формула'

которую

мь]

ранее

получили

онерке

<Бяз_

кость

кристалла)

(см.

с.

52). 3тш

формульт

отличаются

ли|шь

тем' что

в1!|есто

расстояния

ме?т{ду

источником

стоком

|-в

последшей

формуле

фигурирует

радиус

порыЁ9.

3амена

на

Р,

естестве}1на?

так как

при

ре|шении

задачи

дцффу9зонном

растворе]1ии

порь1

(пора

испаряется

кристалл!)

считалось'

что.

вака]1сии

ро)1{да|отся

на

ее

т!о-

верхчости

и как

бы

исчезают

на

расстоянии

от поверх_

ности'

Рзв1ом

ее

радиусу'

теряясь

фопе

равновес}1ь1х

вакАвсий.

этом

случае

величина

Р' приобр1тает

смь1сл

расстояция

меж{ду

источником

стоком

вакансий

и ее

т|оявле}{ие

формуле'

определяющей

вязкость'

оправ-

данно.

'}1так,

если

бьт

Френкель

определял

"Ёз*'"'"

кристал_

лического

тела'

поль3уясъ

не

той

формулой,

которая

при-

годна

для

аморфвьтх

тел'

последним

соотно|це}1ием'

он

получил

бьт

форп:тль1

теории

|[ицеса.

6тт

атого пе

сделал'

это

(сделалось))

шосле

того' как

стало

понятпы}|

отличие

ме}кду

цк

цж.

11о

существу

это

и о3начает

с]1'{япие

двух

теорий,

во всяком

случае'

тох их

частях'

которь1е

посвящены

описааию

одинонвой

поры.

!ретий пошутньпй

итог

0тап, итог

которому мь1

памерень1

подвести,_

ва;]{ньтЁт,

ре3ультаты

существ€нные.

}1х

нёсколько,

цо

меттьш:ет]

мере

четь1ре.

Фдин

и3

основвы!

01Ф

поцимание

связи ме)кду

коаф-

фициептом

вя3кости

кристалла'

коаффициентом

сам9диф_

фузии

цем

расстоянием

ме)1{ду

источниками

и стока-

ми

вакансий,

котороё

аависит

от

реальной

структурь1 кри_

оталла.

3тот

итог

можно

сформулировать

да}ке

тор}кест-

веннее:

понят механи3м

вязкого

течения

реальвого

кри-

сталла.

}1айдепа

физитеская

прцчина

привципиа]1ьпого

от_

личия

и механиа}|ов,

и коафф{иентов

вя3кости

аморф_

ных

в кристаллических

тел.

[ля

дальпейп:его

раавийия

фивики

спекания

ато

результат

первостепеннот1

3Ё8{11.

мооти.

Бансньтй

резу,,]ьтат

обсу:кдаемого этапа'

прямо

сло_

дующий

и3

достигцутого

шопимания

механи3ма

вяз1(ооти'

состоит в

установлении

мостика

ме)кду описанием спе_

кания в

терп{ивах теории

вя3кого

течения

теории

диф-

фузионного растворения

пуётоть:.

€трого говоря'

моотт!1{

г{енаде)1{нь1й, явно

не

(мостик

в последней ипстанции>.

!ело.

в том; что

формульт

Френкеля

|!инеса,

совшадения

1{оторь|х

состоялись'

опись1вают немного

ра3пь!е

явления.

Форплула Фреякеля

опиоьтвает

умень|пение

объема

порьт,

ведущее к

умепь[шению

объема

кристалла'

в которо}[.пора

располо}кена,

формула

|[инеса

опись1вает

ушлёпьтпение

объема

шоры' ко'горое на

умень1пении

объема т{ристадла

]те ска3ывается' так как вакацсии'

ро}1(деннь|е

шорой,

в кристайло

оётаются.

[1уть к

]'"оду

из кристалла

формула

|1инеса вакансия}{

це

укааь1вает.

Болео

того' опа

да}же

не

предполагает

веобходимость та|{ого

ухода.

тепт

пе

п{0пее шостроенпьтй

мостик

--:

дости}кение'

так ка|{

по

это_

1|{у т!'остику мо}т{}1о пройти

к более ва)кнь1:\[

успеха\{'

к более

глубокому пониманию.в3аиш{освязей

двух

теорий.

?ретий

ре8ультат

состоит

том'

что

учень1е-техт1ол0ги

ооо3нал!!

потребность

осмь1слет|ной

формуле'

опись|ваю-

щей

усадку.

3то, собственно' ве

результат'

вь|!{})истал_

ливовав|цаяся

шотребность в

результате.

Ёат*онец, тетвортьтй

ре3ультат.

Фтт сформулирова1]

во

фразе:

<[пекайие

диффувионная

пол3учесть

под

дей_

ствием сил

поверх1|остного

т1атя}кения>.

1акая

т!еткая

физинески

о6осноаанная

фраза

подобна си:те,

поднявтшет?

пплагбаупл

перед шроблеппой.

те

годьт в литерату1]е

6ыто-

вало

множ(ество

опред8левий

спекавие.

|!исалось: <(пека.

т1ие

это

количествеппое

качественное и3ш1е11ение

кон_

такта

меж{ду

поро[пинками);

<6пекание

это цроцесс

восстаповления

окислов

на поверх11ости шоро1шинок'

со_

прово)т{даемьтй

их

сщ0пплениом>;

к6пекание_это

лроцеоо

усад1{и'

сопровождаемьтй

ростом

3ерен).

9исло

формаль_

|1ь|х

определенлй

термина

(спекание)

мало

отличалось

от

числа

лиц'

исследовавших спекание. [|о исключено'

что.

определений

было

да}ке

песколько больште.

Бо

вояком

слутае,

не

мешьп:о!

|{ро6леме

очень трудпо

развиваться

естл

опа

окутана

()градительной

пе.тепой мутнь1х опроделений

толковапий

се

существа? создающей иллюзию

ео

искл}оч!1те]!ьпости.

Раврьтв

этой пелень1?

установлоние

родствешнь|х

связой,;

с инь|[[и п:роблешлами, к6торьте

развишаются

вдо'|ь

сосед_.

пих 1\{агистралот!,_

огромпая

услуга

::ород

проблептой.

о1

слутае

опека}|ия

слож(илась

ситуацпя

пемного

отравпая.'

Френтсель

ясцо

понима]!

родствецнооть

процессов

сшека_

11пя

6 пол3учести.

Фднако

его

понимание

как-то 11е

0вла-

дело

со3нанием

иоследователей.

Фивики немного

шозабьгли

о-не}1'

техцологи

его не

воспривялц'

|А только

в |;а-

,"'е

50-* годов

это

ваолуга

Ёабарро,

[ерринга,

|[ипеса,

|{утинского

понг1мание

родствен!тости

шроцессов

спе}{а_

т!|4я

\л ползучести

обрело

действеншую

сиду'

открь1ло

но_

!}ь1е во3}1о)кности

д"т!я

развития

физики

спе1{а}|ия'

14тог

подведе9'

тсперь

3адачах'

которь1е

стояли

г'еред исследовате!1ями.

сегодня'

в 1982

г.,.

^о-с|1овнь|е

3а_

да!1и'

стояв1шие

шеред

физикой

спе[{ат1ия'

1953 г',

}|ол{ф.

Б6'р'ул"ровать

безотпи6очно

п{удро.

1![удрость,

обра_

щецЁая

шро[плое'

достушнее

мудрости

продвидо|!!1я'

,(ля

построеншя

корректного

физивеского

описат1ия

процесса

спекани}|'

которое

конечном

счете

мог::о

бьт

вьтЁпти

в технологическую

практи1{у'

необходимьт

чисть1е

т\{одельнь1е

экспериментьт.

[4ооледовать

1!у,кно

одицочпую

пору' одиночнь:й

ко}1такт

такие

искуссзвецно

со3да11_

11ь1е пориоть|е

тела'

где

порБт

единотвеппьтй

при-знак

тер_

,,од'"а'''"ской

шеравцовоспо!ти

системь1"Фсобого

вви_

т\,{ания

заслу)кива0т

коцтакт.

[о__сих

пор

мы

рассу'кдали

о вем

мало'

и поворхпостно.

}1 все

же

вначале

погов0-

рим

поре.

11{ивая

ваука

раввивалась

слож{нео'

чем

это

предши_

сь1вает

схема'

сочиневяая

терез

20 лет.

!та

схе1!1а'

од|]а-

!{о'

вполне

приго;{па

для

того,

тто6ьт,

следуя

е!1,

вести

дальней1шео

и3ло}1{0ние.

поРА

Роадьнь:й

крятоталл

3аседея

мшо}1{еством

дефектов:

[!ом

дислокация'

и вакансиошныо

петли'

де{':е:стьт

упаков1{и?

ш границь|

ра3дела

м9}1{ду

отдельными

блотсами'

и трещипь1

о6ъешле,

царапинь1

на

поверхпости'

]эсе

эти

дофектьт

тщательпо

исслодуются'

все

они

существенно

влияют на

свойства

кристаллов.

![,

шаверное,

не

объеитивен'

во

мно

1{а)кется'

ч:го

сре_

д"

,р'*'*

дефектов

пора

для

исследователя

обладает

оообой

привлекате]|ьностью.

Бе

можсно

воспринимать

ка}(

скоплевие

ваканоий,

как

сток

источ11ик

пустоты'

и в

этом

восприя'1у1у!_

большое

поле

для

раздумий

исследо_

ваний.

Бе

можно

восцриЁимать

как

инородн0о

вкд1оче1!ие'

которое

кристалло

,1{ивет

дви}кетоя,

деформируется'

я.

ш.

гегузип

изменя8т

0бъом... Бе

мо:тсно

восппринимать как

скоплени6

дислокациояных

потель..и

исследовать

вваимодвйствив

меадсА}

порой

и о}{ру}кающими

ее

дислокащивщщ.

воть

философский

асшект этого'

дефекта:

ш6ра-пустота?

ко_

торая

находл.'оя

веществе'

отдичие

от обът

ной

ситуа-

ции'

ко!;да

вещество

располон{ено

пустот'е.

01ътслимо

эстетическое

восприятие

порь1:

отрищательньтй

криоталл

соверт11енной

формьт,

ограненньтй

атомг]о-гладкимй

ш.[ос-

костями.

этой главе

хоту'сообщить

читателю наутньте :}эак.

ть1'

установ.[8ннь|е

прщ и3учении

шорь]

в кристал;]о,

|];т,3};

меется1

оставшв э!{ощии

шри себе'

|!'шлант

в!|деть

Безупроншьтй

"'.''',

3рст1!1я окуд!]1ста

'.;1а3

ве.]{!.т1|о_

лепньтй прибор

для

того'

1тобьт

с!1отреть. }неттотту

для

того,

.ттобьт

видеть' глаз

необходгтпт'

тй пр0с.!

г.:а.з,,

ггс_

/{остаточно.

Ёу:т*'тта

наблюдательность

редкое

нат{ес,[.во

ряду_

прочих 1{ачеств'

6ез

которьтх

пет

ученого'

ш{-)]!со3на-

тельная психологичест{ая

готов]1ость

топлу, нто6ь]

!{ечто

ва}кно0 не-}1ель}{т1уло

и не исче3ло'

неопо3нан|1ое.

Бьтвает,

тто,

слутайно

ув'1дев'

исол0дователь

шони]\1ает,

что

}'3!4дел

долто}кда1{ное'

м9рещив|шееся

неофорпгленнь1х

ш},с;{отав-

лениях.

,[оцонт-крибта;тлофизгтн

8,арьковского

ушшверс!1т0та

}1ина

Ёит*олаев,]а

Фвтаренко,

сидя

ва

ми}|роскопом,

тпте:та

велико:т[эпцо

видеть.

Ёе

редкая

наблюдательность

прояв_

лялась и

'паборатории)

на

лесной

поляпе'

на водной

глади'

разрезаемой

байдаркой. .[

вспомигта]о'

1{ак

Бина

}1и_

колаевша

обратила мое

внимание' что поверх1{ость

водьт

больтпе

шрогибается

под

теми ножками бегающей

}лу|шки'

которьте

;!а

той стороно' т(уда му1шка

поворачива0т.

Фшзика

реального

кристалла'

в частности

физпка,

спека!{ия' ее

таланту

видеть

обязаньт мног'1ми

важвь1ми

паблтодевпями.

Ёина

Ёиколаевна

и3учала

отруктуру

{эл69но-г0л6и["

пьтх

монокристал,}|ов'

которь1е

бьтли

облутень1 в

реакторо

больтшой

дозой

т0пловь1х

щей?ронов.

структуре

облутеп-

шь|х кр|гсталлов

она обнару:тсила

дефектьт'.

к0торь1е

после

ее наблтодевий

в лит0ратуре

именую?ся

(отрицатель]тьте

уоьт>.

объяспеши.и

шу}кдаются

оба слова: и

1отрицатель-

ць|е)

(усь]).

<]{'саш:и>

(шоло:кительньтми!)

на3ь1вак)тся

тоненькио

кристаллики'

длина

которь1х

существенно

пре_

пооледова,тел6пь!'о

0тадии

валечиван!!я

отр!'цатепьпого

уоа

восходит

их шоперечньтй

размер'

г{оперечный

ра3мер

ив}1еряется

птикронами

или

долями

микронов.

1акше

кри'

сталли}{и'

как

ока3ь]вается'

отлича1отся

от

круш11ь1х

вь1_

сокой

ст0пенью

совор1шенства

и поэтому

шредставляют

для фиаиков'

последние

годь1

для

тех]1ологов'

осо-

бьтй

интерее

свя3и

с тем'

что'прочвость

ус0в

вь1сока!

близка

к той'

кот0рую

предсказь1вают

теоротикщ

имея

виду'идеапьтгук)

кристаллитоскую

струт{туру'

!{стати,

терми1!

(уоь1)

во3ник

шо совер1пенво

очевид}{ой

аналогии:

в богьшттнотве

методов

вьтращивания

усов

возпикает

но

одив

кристаллический

волооок'

велик0е'их

м!{он{ество

подобие

истшвнБтх

некр1{сталлических

усов'

<Фтрищательпь|й

уо)

ато

иглоподобнця

полость'

от-

сутствие

вещества.

8 кристаллах'

щсо]|едовав{шихся

Ёипой

Ёшколаевной,

6ь:ли тоъевь]{ие

/отрицательнь1е

усБ|!

'которь!е шр!.1

рассмот_

ре}1ии

оштичес1{ом

мгткроскош1

благодаря

эффекту

ин-

терферонции

имели

цвета'

3ависящие

от

их тол1цинь!:

краснъ1е'

3елены€'

сшпие'

фиолотовые.

3ксперим'у'':&

многие

годь1

вагтттштатощийся

исследованиями

ооласти

фшзики

сшокания'

мимо таког0

объекта

пройти

це

д:1_

|йен, не

-и}|е0т

права!

Ёшна

Ёиколаевна?

естестве'п_по'*3а_

ин'гересовалась

тел''

как

(отрицательнь1е

усь|)'

итлоподо0-

нь1е

ъорь1'

будут

6алечшватьоя

т1ру1

вь|сокой

темшшературе'

3апочиватьоя

они

обязагтьт,

так

как о

ними

свя3ана

сво_

бодная

поверхность.

8а

предйотно&1

столике

микроокопа

бьтл

смонтировап

'а.ре'атёл,;

наблюдение

3а.

судьбой

порьт

велось

цепре_

р*{"''

Фн*йдапось:

со временем

пора

будет

умень1шать

вое

свои

'ра3меры

коэщо

кошцов

исчовнет'

Фказадось:

игпоподобвгя пора

и3ш{еняла

ли1ць

одив

ра3мер

длину'

два

друтих

ра3мера

о€тавались.

неш3меннь1ми'

чем

убедитешьно

овидетельствовала

кеизме]!Ёооть

цвета

усика!

3* 67

велень1й

оставалса

3елень1м'

фиолетовьтй

фиолетовьлм.

Бео:киданно

и'

по-моему'

очень

красиво!

}[итшь

'!*,й-

чительт:ой

стадии

процесса'

когда

длина

усика

прибли:ка-

лась

его

толщике;

все

ра3мерь|

и3менялись

одновреме1{!1о'

вплоть

до

полного

исче3новения

порьт.

3а гтаблюдеттия-

ми

красивь[ми

и пеож{иданнь1ми

последовали

сиотеш|а_

тические

опь1ть]

целью

вь|яснить

3акот1'.

по

которому

со

временем

умень1пается

длина

игольчатой

порьт.

3акон

оказался

линейньтпл:

длина

отрицательвого

уса

у\!ень1па_

лась

с постоянной

скоростью

тем

больтпей,

че*т т6нь_

пше

ус!

Фписанньте

ог!ь]ть1 н.

н.

Фвтарепко

и}|еют

пря}'тое

отно|ше||ие-

проблепте

исчезновения

пустоть!'

а шо

ре_

зультату-

близки

0шьтта1\{'

которь]е

предпри1{имал11сь

тепт,

ттобь:

вьтяс1!г!ть

закономер1тости

испарет1ия

!{ристал_

лов.

Бь:ло

3а}[ечс{1г)'

что

если

дспарять

тоне}тькуто

{!лос-

копараллельну|о

пластшнку

кристалла'

то

она

меняет

свою

толщину

песравнепшо

медленнее'

чем

площадь;

актив11ее

тсшшаряются

атомьт

торцов'

ограничивающих

плаетивку'

чем

ее г|оверхности.

Фбсуждая

залечиван!!е

пор'

мь]

молчаливо

предполага-

ли,

будто

пустота

всегда

готова

исчезт{уть'

вся

сло}1{-

цость

заключается

ли1пь

том,

тто6ьт

обеспечить

ет-т

воз_

можнос.ть'

раз6ивш:ттсь

на

отдельнь|е

вакансии,

д"ффу!й_

оттно

уйти

пр.очь

от

шорь|

бесследно

исче3нуть

стоках.

{1лемептарпьтЁт

здравь:й

с[1ь1сл'

одвако'

11одсказь|вает'

что

вакансии'

пре}кде

чем

шринять

участие

д'*фу'й''

_]!

порьт

(исто.тттик!)

стоку'

}1адо

от поры

отщ0шиться

или'

что

то }}{е'_

атому'

при^птедшему

к поре'

надо

пристроить_

ся

ео

поворхности.

Фтевшдпо'

про1{есо

отщеп.т1еци'|

мо_

?кст

от{а3аться

совсо}[

не са}!о

собой

разуплеющимся.

[{ньт-

ми

олопами'

для

того

чтобьт

пустота

ут1осилась

прочь

от

порьт'

ва1{апсия}1

надо

преодолеть

два

последоватольно

вт{лтотгепнь|х

соппротивления.

Фдно

из.

цих

свя3ано

про-

цоссап{и т1а гра1{и!{о

3оР1_

кристалл

(назовеп:

'"'

.р.,й'_

тть:м),

а.

второе

-необходймос',ю

продгффу1тдй;;;;;

стоку

(лтазовом

диффузиошньтм).

0)ттзичссттшй

смьтсл

граничного

сопротивлет1ия

мо]кно

!][16.}1(Ф0а]Б

следующим

образом.

Фтто

штало,

если

поверх-

шость

пор!т

весьма

цесоверш1ецна'

изъедена

бо"цьтпттпт

ко_

личествошт

ра3ли{ного

рода

элементов

!ппероховатости'

имеет

сложньтй

рельеф.

этом

случае

пригш}дплий

ат6й

всогда

па:1дет

собе

удобное

пристанище

в какой!_п:,тбудь

впади}!ке

рольефа.

Рсли

ж*е

поверхность

порь1

весьп1а

со{

6в

воршевна

{допустим

идеаль||о

гладтсая)

атом'

'кела'о-

щйй

,р'"'рошться'

удобное

[|риота!{ище

мож{ет ш Ёе най'

ти.

А Бто

о3начает'

что

граЁичное

сопротивлепие

при_

отройке

атома

или

отрь1ву

вакансии

велико'

'|[роото

осесть

на

гладкой

шоверхт1ооти

очень

1{евь1год-

|]о.

так

как

осев!цего

ато}[а

6уАет

много

цеско}1цонсиро-

;;;;;;

Ё"!'"*а,

ош

будет

}1у}кдаться

сооедях.

Атопц

смо-

я{ет

пристрота3ьо'|

1!а

гдадкой

поверхности

лц1пь

в том

,,.,утае,

если

он

бу;1ет

пьттаться

это

сделать

содру}кество

6'',й''

кол[1чеством

епту

шодобнь1х'

которь19

_""_11-

кой

шоверхности

образутот

коло11ию

двумернь|и

3ачодч

будущего

пового

слоя.

Фднако-

образование

двумерн^ото

'!родь'-а

крайне

3атрудцено'

Расчет

покааь1бает'

что 'в

!.'

ф.р*'рован"'.

дойжво

прицять

участие

огро}'пое

ко_

.11!1чество

идентичшьтх

атомов?

это

оче}1ь

маловероя{ц_о'

Бероятнее,

что

зародь}ш

|1ового

слоя

возникнет

двугра11_

*!']'

й',''бразованного

атомцо-гладкими

ппрв0рхяостями'

1акой

угол

играет

роль

готового

пристани|]{а'

}

которого

;;й;""

;;бр'","'

с!щео'венно

ме}1ь1шее

числ0

ато1!1ов'

чем

гта

плоской

,'''р""''''и'

для

того

-нтобьт

-чбразовашньтй

!1ми

зародь|1п

ока3ался

}кизнесцосо6ньтм'

Бше

мевьтп91'

число

атомов

дол}кпо

собраться

вер|цине

трехгран}1ого

угла.

3десь

***дй-,ййЁ*й*"*

а"ой

оседа'1_"-^!т:]:

своего

существования

готовит

трехграцные

шристанища

д]1я

других

атомов.

.]]егко

шонять'

что

появление

3ароды-

!т]а нового

слоя

на

Атомно-гладкй

поверхно:11

:.0^рь}^:2-

обше

говоря'

мож{от

произо'йти. ,[,ля

атого,-

одвако'

11ео0_

;;й;;";;"Ё"]_1о'й*

этой

цоверхцости

бьт.т:о

огромное

1!едось1щепие

вакавсиями'

""^о;;;-н.

н_

о,'"рецко

о'личшо

иллюстрируе:'

реаль-

[1ость

грани,*'.'

Ёйр'тизлеция

меха11ш3ме

диффузион_

т{ого залечивания

по$ы'

!,ля

такого

0пь1та

велико]1еп1{ым

объоктом

'."',''"

*р""',,

отрицательнь1м усикот\|:

!1меются

атомно-г]1ад*йе

п,о"к'сти'

име1отся

чет1|о

очер_-

!10ппь1е

двугранцые

ре6ра

и 1'рохгранць1е

вертпи}1ь1'

'-__йр*д.'''Ё""",

о_

п{ироде

гра}1ич}1ого

сопротивления

".'ЁЁ{йБ'''

объясняют

ре3ультать1

наблюдений

опытов

Ё.^11._о',,ревко.

|1ри

условии'

что'

переоь1щение

вакан_

"'"*,

вблизи

уса

б$дет

наотолько

мало'

что

11[

1{&

1|']1Ф6:

;;;;;'

;;

1,'ор'1

атомь1

оседать

т]е

могут

что

еди11-

ствен1{ь1м

,р"""**"щем

д]1я.

пих

мотут

6ь:ть

трехгра!1нь]о

вер|пинь1'_

сечевие

длинной

игольчатой

цоры

со

време-

вем

от)1{ига

ве

долйво

изменятьс-я;

измепятьоя до]|)т{на

;;;;;;;;"й!.

йй.-й''

это

и'наблюдается!

|[роцесс

за-

'09

лочивания

дол?{(ен

шроисходить

так'

будто

отрицатольпый

усик

в процессе

залечивания

и3лучает

ваканоии

восьми

трехграт{нь1х

вер1пин'

расположен1ть1х

г]а

его

торцах'

и ни-

что

не

излучает

нш

ребер,

ни

с граней

}4так,_граничное

сошротивление

вещь

реальная'

опь1_

тах

отрищательг{ь1ми

усами

оно

1тачисто

3апретило и3_

мепе}]ие

ра3мера

уса

двух

|1ашравле1{иях'

перпендику_

лярнь!х

его

длине.

реальньтх

случаях'

одна1{о'

}'1о}кет

ока3аться'

что

граничное

сопротшв.т{ение

не

яв.т1я0тся

по_

дав]|яютци},т' что

оно сравнимо

диффузио1тнь1\[

сопро?ив_

ление}'|?

ве.тт[1тт{{{1'1а

которого

тепл

больтпая'

чеш[

}.{е1{ь1ше

коэф-

фицие;гт

цтлффузипт.

огтьттах

отрицательнь|ми

усами для

потока

в 11а_

правл-о1{ии

ос'\

уса

торцу'

где

трехграннь|е

уг.ць{'

основ-

:тт,тпт

бьтло

/1иффу:зиотлное сопротивлс1|ие'

укора!т'1ва1{ио

уса

шро'1сходило

со

ст{оростьто'

зависяще{|

от коэффициет]-

та

диффузтти.

двух

других

шашрав.це1]'!ях

ост]ов1{ь{м

бьтло

сопрот'твле!{шо

г[аш'',йое.

Фпо

'тсазалось

!{астолько

больтлипл

(ттгт

ттлооттост!|'

!{и

робра

тте

усват,1ваю.г

,.'.'''г;,

что

3а'те.ти!]аш'{о

в эт|{х

тта

г]рав.г|(,{11тя\

по

шрот1схо;1!1.'].').

(.педует

обратштт,

в1]шма11ие

1]а

очст{ь

",йб''',

','у{о

си_

туац'1ю'

возт1ика|о]цу{о

условиях'

когда

узки}.'

{]ве|]ом

яв]гятотся

процсссьт

т1а

границе:

процесс

диффтзттонпътт1

(прпто{(

вещсства

к шоре

происходит

диффувиош1тьт].'

пу-

тсьт),

по

так

ка|!

у3кое

звено

не

тра1',Ё'р,

'*щ'.й"',

а скорос.ть

его

усвое1{]дя

шорой,

с]{орость

ва]]ечива!{{1я

гторь1

от

к).){|тфиициетлта

диффузии

не

дой,а

3ависеть.

__.|.л1]'

]!гожет'

пе

]|и1пшим

будет

привести

придгср

по-

доо1тои

ситуации.

/{опустим,

что

автома|пи1{ап1и

нужно

:;ереве3ти

песок

''3

одцого

пункта

другой.

[корость

пе-

рево3ки

песка'

вь!ра}1{ецная

тошнах

за час'

от

скорости

дви}т{ения

автомобилей

может

и не

3ависеть'

если

их

шо_

гру3ка

или

разгрузка

производятся

настоль1{о

медлеп}1о'

что

осв0вную

часть

времепи

автомобили

простаивают

ли|пь

пе3начительт]ую

часть

проводят

пути.

Броде

бьт

шроцесс

механизирован'

транспорт

автомобильнътй,

ско-

рость

перево3ки

песка

опредоляется

ше 6ьлстроходностью

автомобилей,

и'

пе

совер1||енством

плоссс!ййой

;"р;;;,

теми

двумя_

тремя

рабочими,

которь1е

медленно

нйгру-

жатот

ра3гру)ка1от

автомобили.

!!{так,

основной

результат'

которь|й

следует

и3

о1ть1тов

отрицательньтми

усам!('

состоит

том' что

п1]оцесс

ус-

воепия

п6рой

тех

атомов' которь1е

диффузиоЁно

ней

подо!шли'

мо}кет

оказаться

оцределяющим

скорооть

ео

3алет]ивавия.

л[р:соо

тому

дока3атольотво

мы

полут1или

6лагодаря

Ёине

Ёпколаевно

0втарепко,

которая

бь|ла

щедро

одарена

та.т.антом

видеть.

[ва равлиннш]!

окруж(ония

порь1

Ёаибопее

шростая ситуация

ск]1адь1вается'

если

пора

раополо?кона

идеальпом' бе3дефектном

монокристалле

г| таки}1

образопл

является одинственнь1м

при3наком

его

}1еравновесности.

этом

случае

пора

капля

пустоть1'

1{оторая

повакапсионно

испаряется'

растворяетоя

объем

*р'.1^','.

[акой шроцесс

мй

обсуж'дали

подро6но

вы-

яонп]!у].'

что к

усадке

он

мож(ет

шривести

ли|пь

после

того'

как вакансии

вьтйдут

на

поверхность'

ограничива1ощую

1.(ристалл.

[опустим

т0перь'

что

монокристалл'

содер'кащий

пору'

соотоит

и3

мвожества

блоков.

[рапицы

ме11щу этими

бдо_

т{ами

[1ь| будем-

считать

совер|]|ен|{ь1*ти

источцика1!1и

стокап[и

вакапсий.

}1 единственнь1ми;

учет

других

пам

по_

}\1етшал

бь:

разобратьоя

в топп

эффекте'

котором

!а3о'

браться

надле}кит.

|еометрию

блочного

криоталла'

содерж{ащего

по-Р}1

удобно

характериз0вать

_отт{о|пением

радиуса

порь1

1( 1(

ёредне,лу

размеру

блока

!. |[орознь

эти

воличивь1

для

11ас

несуществепнь]'

вот

их отно1шенио

у*Р|!,

как

вь1яс_

няется'

определяет

очень

1!{ногое

оудь6е

порь1'

?рудне}

всего

разобраться

в ситуации'

когда

Р" л'

бдизйие

величиць|.

этом

случае

мож(ет

оказаться'

что

пора

окру)*{е|1а

двумя

тремя

блокамц

ее судьбу

сле_

дуёт

о6суждать

учетом

конкретной'геометри1!'

соответ_

Б.'у'щ.*

дашноплу

окру)1{ешшю

порь1'

[акие

расчеть1

очень

труд1{ь1

]1 вследствшо

их

привязанности

опре-

деленвой

_с'рук'уре

имеют

малую

ценность'

Физики

теоретик|!

предпочитают

строить

теорию

примепитель11о

преде]1ь}|ь]м

ситуациям.

Б натшей

задаче

ато

означает'

что

им0ет

смь1сл

рассматривать

судьбу

порь1

случаях'

когда

1(1

либо

1)1,

т.

е. когда

|{онкретная

геометрия

блоков

не

важпа'

так

как *

первом

случао

пора

о1(азь1_

ваетоя

расподожег{ной

на

0двом

блоке'

ра3мер

':''ч919

значите'1ьно

превосходит

ра3мер

ппоры'

друго1!|

пора

окру}кена

мвожеством

блоков,

ра3мер

которь|х

существен-

но

мень|ше

ра3мера

порьт.

Блоков

так

м1{ото

ко1{кретнь|о

их

формьт

1ак

раалитдь1'

чч

стоит

ли

интересоваться

ф'рй'а

ка)т{дого

|'з

блоков?

|[редельпьте

ситуации

явля_

ются типичнь!ми'

п это

придает

им ан{чимость'

(лутай},

соответотвующий

фактитески

на}[и

у}ке

обсу:кдетт'

так

как

о',

*и,еп1'

ой",ается'

от

слутая,

когц1

пора

распо.!1о;ке}та

в мо!{окристалле'

Фбсудим

случаи'

соответствующий

1>{,

[:[ьтсленно

вь|дедим

криоталле'

радиальном

направлениР1

по

от-

]:шт-ешию

поро'

цилиндр'

радиус

которого

'.,'**

р!-

диуса

порь|'

но

то}т

т1е менее

достаточно велик

д",'

'й',

чтобьт

его

сеченшт1

р',''''*.''Б"!^

,','**''во

блоков.

Б^ешество

этого

цили'дЁа

будБ{

-;ъ;

направ'цению

центру

порь|

шод

влияние1|

г{апряжени',

^'''р'*

'бу-,'{-

л0но

ее

кривизно{|.

|{оведение

такого

щили1{дрическото

образца

проволо|{и

шод

д**"'"'*й'р."'""'"'''щего

па-

пряш{е]1ия

мьт

обсу:кдали

и вьтяснйлй'

что

он

будЁ'

уд'й_

няться'

подчиняясь

3акону

ньютоновско"о

"*'ейй",

.,6,'-

||]]:::у-."^1:]:'."'}

кото

рая

ппропор

ци

ональна

к вадрату

'{_

неиного

ра3мера

блока.

..]1егко

цоцять'

что

так

же.

как

ве.]ет

се6я

}тьтсленно

вь]деленнь1й

нами

цилицдр' будет

веотл

себя

лтобой

1Р-{"1+-1:добт;ъту,..

е.

''к'6уй'"

,ей

с"б/

;;-

ъй;ъ:

т'|ие

поръ|:

опо

будет

вя3ко

течь

по

направл''''',1

-*'

1:11ч{.

м"хани3!,|

шроцесса

диффузион".'и]

"'!а""й'

'";:

*::}т.-::

поверхт1ости

порь|

и''поглоща!отся

гра1{ицами

1:}_'0локов'

которь1е

вепосредствент{о

окруж^'''"'.

д(й6-

зу:1:]:""

деформируясь'

ати

блоки

создадут

напря}кения

:^91-::'*

второго.

пояса'

-1{оторь[е

вь1зовут

ват{анс]'{о]{нь]е

:"^1:]^1 :

"ределах

этих

блоко"

с'едо""'..*',;;;

;;;;

Фор[тацито' а отти

в сЁою

очоре:{ь

повлияют

б'''^^'"'Б-

рого

шояса,

[

1,.,

т.

д.

этопг

слож{но[|

поо1тес.А

са]\|осогласовант'ого

и3менения

формьт

блоков

.;';ъ;;;

!тризнак'

свойствет:пБтй

всем

блойай:

цет'трь!

щх

тя}кести

перемеп(а1отся

по

паправлепи*

."''ру'|'р,,,

;"й;;

то1\{у'

ка|{

аморфшопг

теле

пору

пере!'1ещаются

отдель_

{|ь|е

моло1{ульт.

_--Р:1:"

процРо,с

ушетть!цения

радиуса

порь!

б;;очнот.1

структуре''

где

1))1,

[то}к}1о

помощью

известноЁл

фро:л-

1чевской

форму;:ьт'

помт1яэ

оцн3ко,

шри

)то}1,

что

коэй_

(рициопт

вя3кости

|]адо

определять

шшо

форллуле,

у,,]Ё_

ватощей

ого

зависимость

от

р.Ё,'''*''',

ме}кду

ис?о1!|']ико}|

сто1{ами

вакансглй.

натшешт

с/-{учае

фре:ткелешска"

фор"

п:ула

обретаст

вид:

Ёа:

Ё,

_++(#),'.

?]ъ

шшш

жжж

жкж

3алеч'!ванпо

порь!

пр!|

ра3личпь|х

ооотно{пеп}{ях

мо!'{ду

ее

раз1!еров{

размором

_алеме!{та

отруктурь!

матр!'!\ь['

в которо|'|

пора

раопо](ож{е!1а

лапласовокоо

давле|]]'о

диффувион:по

ваоаоь!вает

вещертво

в пору

так

л!с'

как

груз

удлшняет

пров0по'{у1

к тсоторой

рв

т|одвс[пен

3десь,

по:ка::уй,

есть осЁова11ие

еще

ра3

подчеркт'!уть'

что

два

подхода

]{

3адаче

3алечива}1ии

порь1

кристал_

,Ё,

['''р,'е

бьтли

предлож{е]{ь]

Френкелем

|1инесом

котооьте

считались

цесовмещающимися?

пос]1едн0й

фор-

"у,Ё

"'''*щень].

|1уть

т* этому

сов1\|ещению

ока3ался

т1о

',!ост,,м,

!1е

прямолинейвьтм,

но ог1

пройден'

ясность

в'вепроотой

фи1и':еской

проблеме

достигнута'

[,-к

со;калению'

вь1нужден

немного

омрачить

радоо1'ь'

свя3ан}{ую

дост!1жением

яоности.

Рассказьтвая

ситуа_

ции'

когда

у))\,

временно

утаил

одну

деталь'

которая

для

общего

описания

вя3кого

течешия

кристалличес-кои

?й*ур'

в объем

порь1

не очень

ва)1{на.

|[оследняя

фор_

]\{ула

правильна'

идеи?

на

которь1х

о11а

основа1-1а'

верт1ь|'

Бс.ь, однако'

случаи'

при

которых

утаенная

мттой

деталт'

процесса

се6я

об:таруэкивает;

оказь|вается

чрезвь1чаи}1о

в}жсной.

Ёе

важсвость

вьтяснилась

после

встрет1и

пр'о_фес_

с0ром

Ёунинскитп

1!1осковском

универсштете

19б6

г'

Фб этой:

встрече

я сейчас

расска}ку.

8стрена

т|а конгрессе

Фбгцеизвество,

нто-.. беседьт

дискуссии

кулуарах

паучнь1х

кошференщий

конгрессов

для участнпка

часто

интореснее

и 3нат1и1\{ее

целой

серищ

докладов'

1{оторы6

стиснуть]0

рег]|аме]{том

докладчики

произ11осят

скорого_

во-ркой'

расставлая

акцопть1

:па

(вь|игрь1|пнь1х

-меотах).

Фбщение.

в кулуарах

9то

во8мо'}кпость

}!е

только

узнать'

но

усомну!!ься1

вь][}ватъ

во3рая{ение'

шолучить

соглаеие'

усль1|шать

о повой

анадогии'

реаль}тътх

трудностях

акс_

перт.1мента'

которь1е

обьтчно

остаютоя

3а

кулисами

регла_

ме}1тированного

доклада.

пРоФессором

$утинским

я встретился

в 1966

г. в

1у!оскве'

}гниворситето

ва .1[енинсйх

горах'

котда

там

проходил

конгресо

1\:|о:кдународного

о6щ."',а

ю{1дк

ассоциац!1и

чисто1'т.и

прикладной

хи'мпи'.

то

врештя }{у-

чин.ский

уже

бьтл

}(утинс-кип:

автором

о'..''йй'_;;;ь_

рд}!ентальн'ы-х

ра{от

о6ласти

физики

спекания'

одним

ш}!

со3дателей

диффу.зионнь1х

представлен"и

*е**й'й.

процесса

спекания.

Бстрета

пим

обещала

много

инте_

ресного.

пе

знаю

вовраста

}(утинского'

но

в 1966

г.

он

бьтл

далеко

не

юно:пей

меня

приятво

удивила

его

пе по

во3расту

юшотпеская

востор}ке}1ность'

та

способность

удивляться

радоваться

научному

результату'

которая'

}"::у-:зто''явцяется

привилегией

истицного

утеного.

у[шгщш&ггиву_-Р-авговора

взял

на

себя

}{утинокий.

Фн

ска.

вал'

чт0

щфувиошшое

представление

процеоое

€п€к&.

пия

восл0дше€

время

ему

представляется

явпо

ну}}{даю.

щимся

1{орр@ппивах'

что

его

лаборато,рш

устаповлепь1

'шовше

фа*сты,.'жяп.орь1е

кажутся

н'е

.оче"ь

согла0утощими_

ся

представлециями

диффувион:вом

мехапи3ме

про_

1"#]:-9у'ал'

что

*шш

результаты

о'н неда.вно

докладь!вал

в нракове

на

копференщии

по

порошковой

й;';;й;;;

что

|'его

с собой

есть материалы

доклада'

фот;;;;ь;;;

крив'ь1е.

Бсли

штне

это

иштер^есно'

он

удовольствием

рас_

скажет'

чем

идет

речь.

(тремясь

поня1ъ

установлеп_

]!ь1е

и1|.

фактьт,

0в

рад

о31такомить

ними

всех'

кто

мо)кет

заинтересован.но

вътсщ/ш1ать

ппринять

у'ас'ше

*''й'й-

вотг

обсуэтсдешии.

1![не,

конетно

же'

бьтло

интер8сно'

$утинокий

рас_

ска3ал

о своих

повых

ошьттах'

Рассказь:вал

он

неторойли-

во,

обстоятельно'

проводя.папьцем

шо

кривым,

'/р"йй

моо

внип[ание

па

значимость

результатов

д,"

дйфф}!"]''-

ной

теории.

9увотвовалось'

что

он

ваде€тся

на

привнапио

их

нетривиальности.

-_-9**',

поторьтх

он

рассказь1вал'

ц0

3амь1слу

очень

вашсгмикат1и

опъттБд

со

стекл.г,д,цой

трубкой,

д',*'"'р ка.

п'ала

которой

во

время

0]г}к.шга

у"Ёйь,талй.

';ъй;;

тории

Ёутшшслс.ошо

&кс11ерш1|{ентцро8али

1|е

оо стеклянпоф

а с

толстостенвой

медной

трубкой.

}1вготавлцвал€{9ь

@шп.

пут0м.моддешцого

отлож{еп!,в

модш

и8

гальвашшцю0кой

вап-

вы

ва

тонкую

витт{у.

||осло

вавер]п€цвя

вроц€оо&

уда-

ления

нитки

образцо

оотавался

цилиндричобкшй

кацаш.

3а

его

уменьп1€ниом

и3отермичо9пом

от'киге 3ксперп-

м0нтаторь1

и слъдц,'|и.

Беоэкиданность

ро3ультата

заключалаоъ

том'

что

диаметр

канала

д3менялся

}1емонотонно.

3начале

у\{енъ'

[шался'

шотом

почти

стабилизи;;товался'

потом

да}ке

уве'

личивался.

1\{еэтсду

тем

диффузио11нь1е

представл€л'ця о

механи3ме

процесса'

иотолкованнь1е

прямоливеицо'

шред_

ска3ьтваютмово1ошноеумень!шениеканалавплоть-дот1о.]|-

ного

закрь1тия.

Результат'

действительно'

оче1}ь

стра1{т{ь}и'

Ёутипскйй

много

ра3

ука3ъ|вал

на

криву1о

ваБисттпдости

радиуса

от

вре}1ени'

особентто

на

восходящий

увасток

тсривой.

[{осле

на!шего

обсуэкдения

отчетдиво

стало

шонятт]!о'

пожсалуй,

лц1шь

то'

что

}1ешонятного

результатах

оць1тов

1{учинского.

|!роштли

годьт.

3кспоримент

Ёутийкого

6ьтл

повторе:т

другимш

экслеримет1таторамц;

его

ревультать1

шодтвер_

й'!]йЁ".

Ф6ъяснить

страяньтй

ре3удьтат

[{уэияокото

ка'

кой_то

стешени

т1омогли

опьтть!

стеклодува

Бгора

Бастдлт,е-

вива

|{етушткова

т!0 и3менению

д[{аметра

отзерст1{я

в сток-

ляннъ|х

шластшшках.

Ёапомню'

что

этих'

ошь1тах

!]о1{о-

торь|о

отвер8тшя

[ле

3ашль1вали'

увел!!чи8ались'

подобпо

тойу,

как

это

шрошсходило

цилиндрически}'1

1(а11алош1

оп,йх

[{утинско:о.

}величеттие

диам€тра

отверстия

с'екля*ной

пласти1нке?

еотеотвонпо,

объя'сгтялооь

появл€_

нием

растягивающего

давлеция

свя3и

тем'

что'цилин-

дрическая

поворхнооть

отверстия

(округлялась>

:та

ней

шоявлялась

отрицательная

кршвизва'

Фна

растят11вапа

'й'"р.''*.

[м6ло

омь1сл

искать

причишь!

шоявлонпя

отри-

цатольпог0

давле'ш'шя'

которое

растягцвало

каца0|

об_

Б*'ц**

$увинского.

|азовьтм

оно

бь1ть

ве

мФшло'

та1{

1{ак

ццлпндричеокии

кашал

не

3амквут'

|1рититсу

давле}1]тя

следуот'

видимо'

искать

самом

образще'

ег0

структуре'

.11огика

попсков

естественна:

для

того

что6ьт

опреде-

лить

давление'

надо

отнести

действующую

'ич -':-:'::-р]-

й'''"''к

которой

она

шриложена'

для

того

91ФФБ1

ФтБ1€'

1!атъ

и определить

силу'

надо

цоде]тшть

ивмешение

энергии

цилипдрического

канала

при

измевении

радиуса

па

во-

]'пчину

и3мененив

радиуса.

Б последней

фразе

примени-

|ге]1ьпо

к ивтересу1ощей

нас

3адаче

сформулировано

о|!ре_

1а

деление'.

хоро|по

и3вестное и3

!пкольного

куроа

фивики:

работа

(энергия)

есть произведоние

силь:

нБ ,у"|.

!сли

едицственная

причина измене1{ия

ддащетра

цилиндриче-

ского

канала

3акдючается

и3менении

его

поверхноствой

энергии'

то сила'

прило}кенная

к поверхности

цилиндра'

.име]ощего

рздиу9

д:тлну

[',

Р:2тс|'а[,Р|АР:2л[,а,

'а

давление

Р:Р12зтР|:2ттаь|алп[:а|Р,

е.

'*,',.о'_с1{ое

давлоцие.

3то

шам.

и3вестно

давно.

8сли

жсе

медь,

в которой

располо}:{ен

щилиндрический

канал' являе?ся

поликристаллипеской,

то

умень|пе!1ие

диат!1етра

канала

может

приводить

увеличению

протя}кент{ости'

следо-

вател.ьно'

энергии границ?

ра3деляющих

отдельнь1е

3ер-

на.

0сли

умець|||ение диаметра

сопровож{даетоя

увеличе-

ние]{

энергии'

цаг1ример'

по

указанной

причине'

то

3на_

чит'

что

дол}к}{о

иметь

место

отрицательноо

давлецие'

ме|цающее

сжатию

канала

или

даж{е

приводящее

к его

рас!ширению.

атом мо?кет

оказаться

разгадка

эффекта,

наблюдавгшегооя

}1утинским.

.(ля

того

чтобь|

вьтяснить

условия'

при

которьтх

об-

су}кдаемое

давлешпе

смо)!{ет

реально

влиять

на

процесс

и31\|ецения

радиу{)а

порь1'

1|адо

сделать

ко}|кретное

пред_

поло}т{евве

красталлической

структуре

той

матрицьт,

где

пора

располо}кена'

точнее

говоря'

о топ{' каки1!1

долж{_

тто

бьтть

соотно|пенио

между

радиусом

канала

ра3мером

ъер!1а

шоликриста"цлической

матриць1

Фказь:вается'

что

каг1ал

дол)!{е}т

оа}'ошроиввольно

рас|пирятьоя,

если

Р|!>.

)2.

}{ак

об :этом

свидетельс{вуюй

фотографии

структурь|

образцов,

опубликованньте

1{утивсйим,

3аписанпое

усло_

вие в

его

оп1{тах

ваведомо-вьтполнялось.

ттриведенном

объяснении

эффекта

никак не

обсу:тс-

дается'

{:от{ему

отть|тах

Ёутиттского

перед

разбуханйепл

пора

стягивалась.

[оло

заключается

в том' что

до

того'

как мо}кзоренньте

границь|

должнь]

бьтли

бы начать

уд-

лит1яться'

|}доль

]!иний

шересетения

границ

поверхностью

цилт1цдра

[Ф/|}т(Б,тэ1

успеть

сформироваться

так

нааь|ва_

еп{ь]о

нацавки

термичос|кого

травления.

Фни,

как

и3вест_

по' появляются

)] свя3и

тем'

что

вдоль

линии шересе-

ч0ния

свободной

поверхцости

границей

силь1' поверхйост_

пого

натя}кения

граничцого

сво6одной

шоверхпости

по

скомппепсировань1.

[ля

того чтобь1

такая

компепсация

мо|{9

1]аотупить'

вдоль

этой

]|инии'

самопроиввольцо'

диффузиовнь|м

путеш1'

дол}кна

возникнуть

ра3виваться

]{ат!авка

термичеокого

травления.

Бцачале'

|{огда

ее

уг_

лубление

т:дет

бьтстро'

граница

оказь]вается

как

бьл

цо

схема

к объяопеп*пю

опь|та

кучинекого

у\

€плоптная

линия

начальньтй

1(о!{тур

--ц

}.-

порь]'

пункцирная

ко!{тур

на

том

,'/

атапе'

когда

сформировались

гранич}{ьте

х{

.канавки

осведо}(ленной

том'

что

ел?

шродстошт

у]{лшшшться'

1|о_

этому

ее тормо3ящее

влия11ие

11а

сн{атие

порь1

шроявляет-

ся

но сра3у.

ватем,

когда

ра3в1]в1шиеся

канав1{и

нач}[на-

ют

углубляться

очень

медлен!1о

их

шрактшчески

]\|о}т{11о

считать

стабиливовав!ши}1ися'

гра1{!1ць1

вступа1от

свою

роль

создателей

о'грицат0льного

давле}1ш$$'

пора

}]ачи_

нает

разбухать.

_--т;"ъъ;'

-шожалу;а,

ясно,

что одиц

из

создате'те{л

;1шф_

фуаионных

продставленит?

сшекании

бе3 особьтх

осн0-

ваний

сокру|пался'по

поводу

тото'

что

его

новь1е

о||ь1т1']|

противоречат

его

старьтм

представлениям'

Ёе прот!1вор0_

ч1т.

1,[

уменьтпен!|е

увеличение

диаметра

кацадов

про_

,!*'д''"диффузионнь1м

механизмом.

3се

на6людав|цееся

',*'^"'фтй,ского

опроделя€тся

пе

особенно'тя}'и

}!0_

хани3ма'

влиянием

реальной

структуры

кристалла

на

силь!'

которьто

определяют

дви}кевие

поверхности

порь1'

1[то мо?кет

цоверх!|остная

диффузия?

}1ас,

собственно'

и}1тересу.€т

н9много

иной

вошрос:

м0'

жет

ли

поверхностная

диффузия

обусловить

спекание

(!*д*у:

",",

б',ее

точно'

изйецение

объепта

изолироват1-

'Ё,й'!',]Ё'э

б',е'

точвьтй

категорически{1:

если

речь

идет о--''"*""''

условиях

постоянт*от'1

те}{пературьт'

то

"Б

может!

}1 легко

понять'

почему'

Б пределах

зам1{цутои

шорь1

поток

вдоль

поверхности

мо?1{ет

привести

ли|шь

перераспределению

вещества

3алечить

царапину'

((засьт-

пав)

ое атомами'

орав]1ять

бугорок,

разнеся

состав]1яюгцие

ого

атомь|

вдодь

поверхности'

вь1тянутую

элдиптическуто

п0ру

превратить

в сферишескую

ил11

придать

е;]

огчат111т'

соо{ветствуютцую

форме

отрицатель11Ф|Ф

Ё!!1€т3:1"т1А'

1|о-

г!росту

говоря'

мож{ет

сделать

все

то'

что

1{е

свя3а11о

потоком

ваканси!!

поверхности

порь|

или

от

т1ее'

ведь

только

такие

потоки

мо|ут

привести

1{и3менен!1то

объеша

шорьт.

|1оверхност.т1ая

диффузия

мо)кет

перераспреде]1ять

вещество

вдоль

||оверхнооти'

цо

не

мо'жот

при1{ести

его

шору

или

вь1несги

его

прочь

Бсть,

однако'.-

аквотичоская

ситуация'

при которо*

по-

в0рхпостпая

диффузия

все

жо может

внести

вклад

умень1шепие

объепда !1устоты

пористом

теле. Фпа

вов-

никнет

в случае' ес,]ти

томпера"ура

йр*зца

будет

непо-

отояпцой. Б

этом олу{ае

ра3]тшчвь1е

)дтастки

пов€рхности

порьт.имоют

ра3литньте

температурьт.

||ри

этом

диффузи.

оттньтй

поток

атомов

вдоль

ее поверхности

(скажем'

от ео

более

горячего

}с

холод}1ому

утас}ку)

цриведет

тому'

что

п0ра'

как

целое'

будет

двигаться

шо

направдевию

}{

теплу

в конечном

счете

м0}кет

вь:йти

за предель:

о6_

разца'

обусловив

его

усадку.

Бьтйти

це

повакансионво'

как

целое

образование'

,(вигаться

шшорь]

могут

Ёе

толь_

ко ]\{ехани311ом

шоверхностной

диффузии;

для

пас'

одцако'

важ{но'

что

поверхноотная

диффувия,

бессильная

усло_

виях

спекания

при

постоянпой

темшературе,

йретает

йФтт{Б:

если

температура

образце

кешостоянна.

3тот

прошесс

не

дол)цен

пройти

мимо

внимания

тех-

ц0логов'

так

как

в их

печах

0чень

часто

темшература

расп_ределена

веравномерно.

*!!{так,

итог.

изотермических

условиях

п0верхноствая

диффузия

но может

пов.]1иять

на

сшекавие

(усадку)

ь1Б

мо}1{ет'

когда

теш[шература

в образце

непостоя|!ная.

116ра

под

давлен|1ем

}[зм0нивцлаяся

п_ричива

процесса

может

обусловшть

из}{енение

его

мехавиама. Ёороие:

иноо

(яочему)

мо}кет

обусловгтть

шшое

((кат{).

]]:!менпо

так

д0ло

'бс"'''

тот\[ с'{учае,

который мь]

хотим

обсудить:

кристалл

п0_

рой

паходится

под

давлеаием

всесторош1{его

сжатия.

(обстветтно'

лаплаоовское

да,лен'е,

обусловленное

1{ри<

визттой поверхности

порь|'

так

с}{азать'

не

ху'ке

л:обого

давления

шри]1о}кенного

и3вне

вышшолня€т

ту

}ке

мис_

сию

вь!нуждает

вещество

перемещаться

пору.

}1ли

по_иному:

повакансионн0

(вь|дав]1ивает)

шустоту

из

порьт.

Фстаповиплся'

на,

каж{,ется'

удачшом

оочетапии

слов:

(вь|давливает

шустоту>.

коддпапии

апалогцей

0но

по-

1|{ож{ет

нам

понять

мехапш3мы

перем€щонкя

вещества

кр!1сталла

в шору

|]од

давлепием.

аналогия

та'

]{

ко_

торой

}[ь|

у'же_пршбегали:

(пуетота-}кшдкость}'

к'ор"-^'п.

ля

пуст0ть1>.

!стоствешное

ра8в8тие

этой

апалогиш^3вучит

так:

(шорист0о

т€до

губка'

смоч€ппая

водой).

1!1откно

предотавить

оеб0

несшолько

м0ха1|и,8мов

удале_

пшя

водь1

п3

каЁалов'ц

шшолостей

губки'

Бо-шервых,

если

;;;р';-.йку

сухом

объеме

предоставить

самой

себе'

вод;

и3

нее

будет.,удаляться

вследствие

испарения

моле_

куды

3а

молекуло|!.

3тот

процесс

шодобен

испарению

кап_

ли

цустоть1_повака1{сионному

3а]1ечиванию

порь1'

0сть

т: ицой

механи3м

удале]1ия

водь1'

кот0рьтй

проявляет

себя

при

прило?*(евии

к губке

неболь1шого

в]|е1шшего

давления'

".й_

во-вторь|х.

ёле.ка

цри}т{п{е}{

губку'

Бода

натнет

и'з

нее

удадяться

не

только

виде

1\1олекул'

}'9

п1елк1;

п:и

струйками.

Бсть

е|це

механиз[[

(в]третьих)' ]1оторь1и

[р'"'й"",

если

губку

при]т{ать

пос{1ль1{ое'

}}4з

ттее

:.::у'

вь|давливаться

водят1ь1е

образоват:'1'!

т]окруш1|ео

струек

}|ассивньте

струи.

Б этом

коротко*т

очерк0

хот{у

цо11ь!таться

Б'_|Ф)1!{11Б

копкретное

фйзитеское

содер}кание

образцьт

струо{(

!'1

"'ру'1

шримените.т1ьно

интереоу1ощему

11ас

реал1}11о1[у

объ1к'у:_

кристалл'

содер}кащий

пору,

с}кимается

Бсссто_

ронни]\1

давлег|ие]\1.

3а

вакаттсией

точет1ньтш1

дефекто}['.

по

}[ер}1ости

сде-

дует

одномерньтт:1

дефект

диолокащия'

9бсудим

шшро!1есс

ро}кде}1ия

дислокации

_'!"-у

,ор'.

Ё'д'

,ообра''',,

как

п{о)1!ет

порой

роя{ца11::_-д11::

лойационная

11етля'

т.

е.

3аш[кнутая

дислокат{ио}1]1ая{

ли_

11ия'

которая

каком_то

сече1{ии

пору

окруя{ает'

ка1{

этот процесс

мо)кет

привести

умень1д9нию

о6ъешта

порь1'

11-|.д.Ё

'"'

с еб

е'

{т

о,

шри]1

аг

ая

всесторвне

11|:]_!],]"3: ).]

из_

порь]

и3влек.]1]п

кругльтй

шолый

д"'1'-

]у:11у::- ч31{_

ус

и.

толщину'

раввую

двум

посто'"",1у_-р^*-у::\:#1у

|]'р'

,р,

этом

с'кимается'

Фбъем

д]тска

равен

в:Атт'п-ш'

Бсйи

дйск

сплющить

так,

ттобьт

расстояяие

1![е?кду

его

торцевьтми

поверхностями

етало

равнь1м

межат0'\(пому'

он

провратится

диел0кациопщгю

шетлю'

|{реврашенио

диска

1шетл1о'

очеввд11о'

сошров0}1{да"'т"\.

::Р9ратимь1м

исче3н0вовием

тцстоты,

объем

который

уе{|1'а'

}1так,

если

под влиянйем

всестороннего

с}катия

'дисло-

кащионяая

ше1дя

обравовалась

плоск0сти

п0рь|'

где

ео

сечение

являРтся

окру1кшостью

!адиусо}1

Р'

объем^

ш-о_рът

уменьтттится

на

вел"чй"у

=лп2а:-3тот

объем

соответствует

#;;#;:;]ът;,;-;;;;.й.

Ёсли

Ё=10-'

с}1,

о:3'

|дб:;'.*,

то

й=3'10'0!

}ход

из

порь1

одвой

дислокацио]1-_

нот?

пет:ти

эквива.т!е'нтет1

уходу

э]|емента

пу-стоть1'

1{оторь11|

р,Б."

Бо'.му

ть1сяч

милдиовов

вакансий'

]]4менно

)то

1\{ь|'