Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
РЕНТГЕНОГРАФИЯ МАТЕРИАЛОВ

РЕНТГЕНОГРАФИЯ МАТЕРИАЛОВ

РЕНТГЕНОГРАФИЯ МАТЕРИАЛОВ - область исследований, занимающаясярешением разнообразных задач материаловедения на основе рентг. дифракц. <методов (см. Дифракция рентгеновских лучей, Рентгеновский структурныйанализ). Р. м. исследует как равновесные, так и неравновесные состоянияматериалов, изучает их кристаллич. структуру, фазовый состав и его изменения, <строит фазовые диаграммы, анализирует состояние деформированных (или подвергнутыхк.-л. др. воздействиям) материалов, процессы упорядочения и явления ближнегопорядка. Р. м. осуществляется с помощью получаемых в рентг. камерах рентгенограмммоно- или поликристаллич. образцов или регистрацией распределения рассеянногорентг. излучения в рентгеновских дифрактометрах. Среди методов Р. <м. основными являются следующие.

Определение числа, размеров и разориентировки кристаллитов. Размерыкристаллитов поликристаллич. материалов существенно влияют на их механич. <свойства. Число N достаточно крупных (~0,5 - 5 мкм) кристаллитов, <участвующих в отражении рентг. лучей, определяется числом п точечныхрефлексов, составляющих дебаевское кольцо рентгенограммы (см. Дебая- Шеррера метод):, где а - постоянная величина (параметр аппаратуры),- брэгговский угол. Ср. объём кристаллита - отношение объёма образца к N.

Углы разориентировки и размеры блоков мозаичной структуры. Блокимозаичной структуры - области с правильным строением, повёрнутые одна относительнодругой (разориентированные) на очень малые углы. Углы разориентировки иразмеры блоков определяют прочность мозаичных материалов и связаны с плотностьюдислокаций. О ср. размерах D блоков мозаики ~0,05-0,1 мкм судятпо размытию (уширению) дебаевских колец:

где Р - полуширина размытой линии. Ср. угол б разориентировки блоковопределяют по эффектам двойного рассеяния рентг. излучения в малоугловойобласти (при ), когда первично отражённый луч отражается ещё раз от подходящим образомориентированного блока в направлении исходного пучка. В окрестности первичноголуча появляется дополнит. диффузное рассеяние, интенсивность к-рого определяет :

где А и В- пост. величины.

Определение остаточных напряжений. Рентгеногра-фич. определениемеханич. напряжений в простейшем случае сводится к измерению смещения дебаевскойлинии .При нормальных напряжениях смещение связано с выражением , где Е - модуль Юнга,- коэф. Пуассона (см. Модули, упругости). Микронапряжения, как иизмельчение блоков мозаики, приводят к уширению дебаевских линий. Еслиуширение обусловлено только микронапряжениями, то их ср. величина (длякристаллов кубич. сингонии)

Фазовый анализ. Р. м. позволяет производить качеств. и количеств. <фазовый анализ гетерогенных смесей. Каждая фаза данного вещества даёт нарентгенограмме характерное отражение, что позволяет осуществлять качеств. <фазовый анализ. В количеств. фазовом анализе по отношению интенсивностейотражений определяемой фазы и эталона, находящихся в смеси, судят о концентрациифазы.

Р. м. применяют для исследования изменений в пресыщенном твёрдом растворе, <обусловленных его распадом (старением) и, следовательно, возникновениемновых фаз и (или) исчезновением старых. Распад твёрдых растворов сопровождаетсяизменением их физ. и механич. свойств. Температурно-временная зависимостьконцентрации фаз даёт возможность изучать кинетику процессов и выбиратьрежимы термообработок, установить энергию активации процесса и т. п.

Определение типа твёрдого раствора и границы растворимости. Дляустановления типа твёрдого раствора определяют кол-во n атомов в элементарнойячейке раствора, используя рентгенографич. данные о её объёме Q изначении плотности раствора = ,где А - ср. взвешенная ат. масса. Сопоставляя п с числоматомов в элементарной ячейке растворителя N, выясняют тип раствора(при п = N - раствор замещения, при пN - растворвнедрения, при га < N - раствор вычитания).

Для установления границы растворимости в твёрдом состоянии анализируютизменения периодов кристаллич. решётки при повышении концентрации раствора. <Концентрация, при к-рой период решётки (для двухкомпонентных растворов)перестаёт меняться с дальнейшим изменением состава, означает предельнуюрастворимость для данной темп-ры. По найденным значениям предельной растворимостидля разд. темп-р строят границу растворимости.

Исследование ближнего и дальнего порядков. В твёрдых растворах атомыкомпонентов распределены, как правило, не хаотично, а с нек-рой корреляцией(см. Дальний и ближний порядок). Когда корреляция существует тольков ближайших координац. сферах, возникает либо ближнее упорядочение (напр.,в сплавах Fe - Si и Fe - А1), либо ближнее расслоение (в Сr - Мо и Si-Ge).Рентгенографически это можно обнаружить по появлению дополнит. диффузногофона. С помощью Р. м. установлено, что при понижении темп-ры в твёрдыхрастворах с ближним расслоением происходит распад на два твёрдых раствора(напр., А1-Zn), а в растворах с ближним упорядочением при этом возникаетдальний порядок (напр., Fe₃Al).

Измерение диффузного рассеяния рентгеновских лучей позволяетизучать тепловые колебания в кристаллах. Дисперсионные кривые, построенныепо рентг. данным, дают возможность определить упругие константы кристалла, <вычислить константы межатомного взаимодействия, рассчитать фононный спектркристалла.

Исследование радиационных повреждений. Р. м. позволяет установить измененияструктуры кристаллич. тел под действием проникающей радиации (напр., изменениепериодов решётки, возникновение диффузных максимумов), а также исследоватьструктуру радиоактивных веществ. Дефекты в достаточно крупных и почти совершенныхмонокристаллах определяют методами рентг. топографии.

Лит.: Уманский Я. С., Рентгенография металлов, М., 1967; егоже, Рентгенография металлов и полупроводников, М., 1969; Конобеевский С. <Т., Действие облучения на материалы, М., 1967; Warren В. Е., X-ray diffraction,Reading (Mass.), 1969; Иверонова В. И., Ревкевич Г. П., Теория рассеяниярентгеновских лучей, 2 изд., М., 1978; Хачатурян А. Г., Теория фазовыхпревращений и структура твердых растворов, М., 1974; Кривоглаз М. А., Применениерассеяния рентгеновских лучей и тепловых нейтронов для исследования несовершенствв кристаллах, К., 1974; Уманский Я. С., Чириков Н. В., Диффузия и образованиефаз, М., 1974; S с h u l z e G. Е. R., Metallphysik, 2 Aufl., В., 1974. Я. С. Уманский, Н. В. Чириков.