金属间化合物空位形成焓的测定

测量金属与合金热平衡缺陷可以用到的实验方法有电阻率、热膨胀和正电子湮没测量等，然而，在很高的温度下，正电子湮没是目前能探测到平衡缺陷的唯一有效方法。正电子热平衡缺陷测量的应用首先是针对一些熔点较高的金属，研究其高温下热平衡空位的形成焓，早期研究工作主要集中在金属的测量，最近主要是合金空位形成焓的测量，特别是高温金属间化合物是研究的热点。

金属间化合物以它的耐高温、高硬度等受到人们的青睐，是一种极有发展前途的结构材料，但它的低温脆性是材料应用的主要障碍。正电子湮没谱学对于探测合金中原子尺度的缺陷是灵敏而有效的工具。纯金属热平衡空位浓度可采用如下简单的捕获模型定量测量：

μdCv=I2(1/τ1-/τ2）=μAexp(Sfv/kb)exp(-Hfv/dbt)，(6.1)

式中：Cv——热空位浓度5，

μd——捕获系数；

Sfv——空位形成熵；

Hfv——空位形成焓；

A——常数；

τ1——正电子在晶体完整态的寿命；

τ2——正电子在晶体缺陷态的寿命；

I2——正电子在晶体缺陷态的相对强度。

在金属间化合物中，上式所测得为有效的空位形成焓H弓。

德国Schaefer等［5-7］研究小组采用正电子湮没谱学从理论和实验上较系统和全面地研究了各种金属间化合物热空位的形成和迁移过程，金属间化合物、有序合金及纯金属的正电子捕获率μCV和空位浓度CV随温度的变化，并且根据式(6.1)，他们计算了不同金属间化合物的空位形成焓HMV、自扩散焓QSD及空位形成熵。第一列为金属间化合物的成分，第二列为对应的有序结构，如Llz为面心立方结构，I．lo为四方结构，D019为六方结构，D03，B2，A2为体心立方结构，其余分别是：溶点TM，空位形成焓HFV，空位浓度Cv，空位形成熵SFV，自扩散焓QSD和空位迁移焓H等。从表中可看出，在密排结构金属间化合物中具有很高的空位形成焓，而在体心立方金属间化合物中空位形成焓较低，具有很高的空位迁移焓( HMV)。一般情况，在B2型化合物中，低温时热空位缺陷主要是三角缺陷(triple defect)，高温时主要是双空位［7］