Межплоскостного расстояния

b—межплоскостное расстояние.

имени англ, учёного У.Л. Брэгга (W.L Bragg; 1890-1971) и рус. учёного Г.В. Вульфа (1863-1925)] - устанавливает направление интерференц. максимумов рентгеновских лучей, рассеянных кристаллом (см. Дифракция рентгеновских лучей). Согласно Б. - В.у., 2d sin9 = /7*., где d - расстояние между отражающими кристаллографич. плоскостями, 9 -угол между падающим лучом и отражающей плоскостью, /т? - целое число, наз. порядком отражения, К - длина волны излучения. Б. - В.у. позволяет определить межплоскостное расстояние d в кристалле; оно справедливо также при дифракции радио- и оптич. излучения в перио-дич. структурах, световых волн на УЗ и т.п.

2) Д. рентгеновских лучей -рассеяние рентгеновского излучения в-вом, при к-ром в определённых направлениях появляются отклонённые (дифрагированные) лучи; результат интерференции вторичного рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии первичного излучения с электронными оболочками атомов. Д. возникает, напр., при прохождении рентгеновских лучей через кристаллы, к-рые являются ес-теств. трёхмерной дифракционной решёткой, образованной параллельными плоскостями, проходящими через узлы кристаллической решётки. При этом должно выполняться условие Брэгга - Вульфа: 2o'sine = = nik, где d - межплоскостное расстояние, 0 - угол между падающим лучом и отражающей плоскостью (угол скольжения), X - длина волны рентгеновского излучения, /77 - целое положит, число (порядок отражения). Д. широко используют в рентгеноструктурном анализе, для определения спектрального состава рентгеновского излучения и т.д.

где Оф- напряжения первого рода; а- микронапряжения второго рода; Е - модуль Юнга; v - коэффициент Пуассона; d - межплоскостное расстояние; и - угол дифракции Вульфа-Брэгга; R - физическое уширение брегговских рефлексов; D - средний размер блоков мозаики.

менения их длины волны. Д. осуществляется, напр., при прохождении рентгеновских лучей через кристаллы, к-рые являются естеств. трёхмерной дифракционной решёткой для рентгеновского излучения, т. к. расстояния между рассеивающими центрами (узлами кристаллич. решётки) одного порядка (10~10 м) с длиной волны рентгеновского излучения. Д. на кристаллах может быть истолкована как результат интерференции рентгеновских лучей, отражающихся от системы параллельных плоскостей, к-рые проходят через узлы кристаллической решётки. Отражение наблюдается лишь в тех направлениях, соответствующих дифракп. максимумам, для к-рых разность хода лучей, отражённых от 2 соседних плоскостей системы, равна целому числу длин волн Я рентгеновского излучения (условие Брэгга — Вульфа): 2dsin& = mK (рис. 1). Здесь d — межплоскостное расстояние, а — угол между падающим лучом и отражающей плоскостью (угол скольжения), т — целое положит, число (порядок о т р а ж е-н и я). Д. широко используют для изучения строения вещества (рентгеновский структурный анализ) и спектр, состава рентгеновского излучения (рентгеновский спектральный анализ). 3) Д. света — совокупность явлений, к-рые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженными неоднород-ностями (напр., при прохождении через отверстия в экранах, вблизи границ непрозрачных тел и т. п.). В более узком смысле под Д. понимают огибание светом малых препятствий, т.е. отклонения от законов геометрической оптики (рис. 2). Д. используют в спектр, приборах (см. Дифракционная решётка). Д. на диафрагмах и оправах линз оптич. приборов (микроскопов, телескопов) ограничивает разрешающую способность этих приборов.

Анализируя структуру этих двух фаз, Крафт установил, что две параллельные плоскости, образующие низкоэнергетическую поверхность раздела, имеют большое межплоскостное расстояние и, что наиболее существенно, почти одинаковую атомную плотность. [Анализ, ^полненный Крафтом, осложняется определением плоскостей (211) фазы СиА12. Эти плоскости, определенные как пакетные, содержат несколько плотноупакованных слоев атомов А1 и Си. Плотность слоев и расстояние между ними рассматривались автором как плотность и межплоскостное расстояние кластериро-ванных плоскостей соответственно.] Плоскостям со сравнимыми величинами атомной плотности обычно свойственны малое несоответствие параметров и низкая энергия поверхности раздела. В своем критическом обзоре Флетчер [18] рассмотрел модели поверхности раздела в кристаллах и показал, что энергия поверхности раздела быстро возрастает с увеличением степени несоответствия. Пользуясь теми же соображениями, Крафт [40] определил кристаллографическое соответствие в эвтектике Mg—Mg2Sn. В этой системе также оказались параллельными плоскости с одинаковой атомной плотностью. Недавно было установлено существование сопряжения плоскостей со сравнимыми величинами атомной плотности в эвтектических системах Ni3Nb—N13A1 [57], Ni—Ni3Nb [50], Ni—Cr [34] и NiAl—Cr [62], а также во многих других [29].

Деформация скольжения наиболее легко проходит по плоскостям с наибольшей плотностью атомов и наибольшими межплоскостными расстояниями. Соотношение кристаллография, осей с/а у бериллия равно 1,568, т.е. значительно меньше, чем у идеального кристалла (1,633). Сжатие по оси с уменьшает межплоскостное расстояние и плотность упаковки по базисным плоскостям, так что базисные плоскости не должны являться плоскостями скольжения. Внедренные атомы, в первую очередь атомы кислорода, концентрируются вблизи при-зматич. плоскости и затрудняют скольжение по этой плоскости. Поэтому с увеличе-

Важнейшим фактором, определяющим физические свойств* углеродных материалов, является степень совершенства кристаллической структуры, которая обусловлена прежде всего-температурой окончательной обработки и природой используемых в производстве графита сырьевых материалов. Из малоокисленных, богатых водородом материалов (нефтяные и пеко-вые коксы) получают, как правило, углеродные материалы легкографитируемые. У таких материалов выше 1600—1700° С структура углеродного вещества начинает перестраиваться: базисные плоскости упорядочиваются, а межплоскостное расстояние с несколько уменьшается (рис. 1.4). Вследствие деструкции боковых радикалов возрастает число свободных атомов углерода. Выше ~ 2000° С происходит образование трехмерно-упорядоченной структуры кристаллитов, сопровождаемое резким ростом их высоты Lc и диаметра La (рис. 1.5).

где dooz — измеренное межплоскостное расстояние. Этот показатель изменяется от нуля для углеродного материала (полуфабриката) до единицы для полностью графитированного.

Выражая степень совершенства решетки через межплоскостное расстояние d
-небольшие комплексы смещенных атомов в неграфитированных материалах— сравнительно сильно увеличивают расстояние между значительно искривленными и слабосвязанными плоско-•стями (00/). Их дополнительное искривление, если оно и есть, практически не фиксируется. Кроме того, число смещений в неграфитированных материалах также, видимо, больше из-за меньшей связи атомов углерода. В графите искривление плоскостей (00/) и расстояние между ними значительно уменьшаются, а связь возрастает. По этой причине межплоскостное расстояние увеличивается на меньшую величину, а относительное искривление плоскостей проявляется сильнее. При высокотемпературном облучении комплексы укрупняются, и поэтому радиационный эффект уменьшается, в результате (чего относительное изменение параметров решетки с и а незначительно. Изменение структурных характеристик при облучении начинается при флюеИсе »1019 нейтр./см2 уменьшением параметра с. Так, изменение параметра с кристаллической решетки графита ГМЗ при температуре облучения 200—220° С составляет:

В основе рентгенографического анализа лежит уравнение Вульфа— Брегга, связывающее угол 0 падения или отражения (они равны) на атомную плоскость рентгеновского луча с его длиной волны X и величиной межплоскостного расстояния d:

где Е - модуль упругости 1-го рода; ц - коэффициент Пуассона; kdld-относительное изменение межплоскостного расстояния для рассматриваемой линии на рентгенограмме по отношению к положению соответствующей линии ненапряженного образца.

Наряду со структурно-фазовыми изменениями при поверхностной модификации в алюминиевом сплаве происходит изменение напряженно-деформированного состояния тонкого поверхностного слоя. Установленные изменения межплоскостного расстояния d и уширения бреггов-ских рефлексов при имплантации позволили рассчитать микронапряжения первого рода и определить напряжения второго рода, используя зависимости [88, 89] с разделением эффектов уширения, обусловленных микронапряжениями второго рода и конечными размерами блоков мозаики:

На глубине до 10 мкм наблюдается значительное увеличение микронапряжений, и в слое менее 1 мкм их величина достигает предела текучести. Установлен интересный эффект снижения микронапряжений решетки в тонком поверхностном слое, толщиной менее 0,5 мкм, который наблюдается при имплантации (кривые /, 2). При сравнении кривых зависимостей микронапряжений и межплоскостного расстояния

Рис. 6.9. Зависимости микронапряжения и межплоскостного расстояния от толщины поверхностного рассеивающего слоя

где Lm — соответствует корню квадратному из межплоскостного расстояния решетки упрочняющей фазы; rs — отвечает среднему радиусу сечения

Данные изменения межплоскостного расстояния и физического уширения, полученные с помощью камеры, позволяют судить о степени однородности структуры и при необходимости построить соответствующие топо-граммы.

Особое состояние поверхностного слоя проявляется при растяжении на диаграммах «напряжение растяжения — остаточная деформация решетки». На рис. 4 представлены две такие диаграммы для стали 45 [65, 66]. Уменьшение межплоскостного расстояния с увеличением нагрузки связано с тем, что рентгенографически измеряется деформация, близкая к нормали к поверхности образца. Как видно из рис. 4, а (полированная сталь 45, отжиг при t = 750 °С), при напряжении около 1/2 o*s или немного большем поверхностный слой начинает как бы «сползать» (о^п.в.), а затем диаграмма принимает обычный вид. Из приведенных ниже данных следует, что предел упругости (текучести) поверхностных слоев образцов из стали 45 и 40Х, полированных и отожженных в вакууме при t — 750°С в течение 2 ч, существенно меньше аналогичной объемной характеристики [65]:

Попытки улучшить пластичность бериллия путем легирования с целью раскисления, фиксирования (З-фазы, измельчения зерна в слитке, получения твердых растворов, увеличения межплоскостного расстояния не дали заметных результатов.

В литературе наиболее подробные данные приведены об изменении межплоскостного расстояния решетки углеродных материалов при графитации. Степень графитации характеризуется соотношением

Для определения аг и о~2 необходимо получение трех рентгенограмм, из которых первая (при перпендикулярном падении луча) служит для определения межплоскостного расстояния d0 в ненапряженном состоянии, а две другие (при наклонном падении луча) — для определения d и d',. Значения этих межплоскостных