Измеряемая энергия дефекта упаковки на единицу площади уду — это свободная энергия уду = Uду — TSду. Дефект упаковки - плоскость и в объеме L3 может занимать всего n = L/b положений, так что конфигурационная энтропия его ничтожна: на один атом S/k ~ (In n)/n2 << 1 по сравнению, например, с S/k ~ 0,1 для дислокации и S/k ~ 1 для вакансии.
Основная часть энтропии дефекта упаковки — от “электронной” составляющей. Способов вычисления ее пока нет Найти же энтропию Sду = - (dуду/dТ) можно, проследив изменение уду с температурой, если измерять ширину расщепления r одной и той же дислокации при нагреве в электронном микроскопе. (Для этого надо добиться обратимости уду(T) в цикле нагрев <—> охлаждение, исключив коробление фольги и сегрегацию примеси на дефекте упаковки, поступающей и из вакуума (С, N, О, Н), а при вычислении уду учитывать изменение модуля упругости с нагревом).
Даже знак обратимого изменения у (T) разный: при нагреве серебра от 20 до 500°С уду падает от 16 до 11 мДж/м2, а в растворах с 15 (ат.) %А1 (и In) - растет. В растворе Cu + 13,4 % (ат.) Al при 77. 1020 К уду(Т) растет в пределах 6...12 мДж/м2 и проходит максимум около верхнего конца интервала. Тогда энтропия на один атом в дефекте упаковки составляет S/k = -0,03 для серебра и + 0,02 для Cu — Al.
При температуре равновесия ГЦК <—> ГПУ обе укладки (...АВСАВС... и ...ABABAB...) имеют равную свободную энергию, и следует ожидать, что уду = 0. Тогда в сплаве с полиморфным превращением должна быть большая энтропия Sду. Например, в гексагональном а-Со при 20 С энергия дефекта упаковки 27 + 4 мДж/м2; по электронномикроскопическим измерениям in situ она с нагревом падает и обращается в нуль в точке а р превращения ГПУ —> ГЦК, при 433 ± 5°С ; измеренное значение Sду > 0 для Coа и Sду < 0 для Cов.
В аустените энтропия дефекта упаковки (на атом) S/k = + 0,05 для Fe - 20 % Mn - 4 % Cr - 2,3% (ат.) С при интервале обратимых изменений 100...300 К и S/k = + 0,13 для Fe -19% Mn- 14 % Cr-1,6 % С - 0,9%N в интервале 140...300 К.
Главная