20. Взаимодействие дислокаций методы обнаружение дислокаций в кристаллах

Взаимодействие дислокаций. Дислокация создает поля деформаций, которые могут воздействовать на другие дислокации. Так очевидно, что две дислокации, изображенные на рис. 2.16 (а), должны отталкиваться, а изображенные на рис. 2.16 (б) - притягиваться. Можно вычислить силу взаимодействия дислокации на единицу ее длины с полями механических напряжений, с другими дислокациями; однако эти вопросы, изложенные в, выходят за рамки учебника.

Рис. 2.16. Расположение двух краевых дислокаций в случае их отталкивания (а) и притяжения (б)

Рис. 2.17. Дислокации на поверхности раздела (пунктирная линия) двух сросшихся монокристаллов со слегка разориентироваными кристаллическими решетками

Дислокации, изображенные на рис. 2.16 (б) и 2.17, часто встречаются на границах двух сросшихся монокристалликов, кристаллические решетки которых слегка разориентированы. Расчеты показывают, что при таком расположении дислокаций минимизируется энергия единицы поверхности раздела двух кристалликов. Общая характеристика протоколов локальных сетей При организации взаимодействия узлов в локальных сетях основная роль отводится протоколу канального уровня. Однако для того, чтобы канальный уровень мог справиться с этой задачей, структура локальных сетей должна быть вполне определенной, так, например, наиболее популярный протокол канального уровня - Ethernet - рассчитан на параллельное подключение всех узлов сети к общей для них шине - отрезку коаксиального кабеля или иерархической древовидной структуре сегментов, образованных повторителями. Протокол Token Ring также рассчитан на вполне определенную конфигурацию - соединение компьютеров в виде логического кольца.Взаимодействие дислокаций и точечных дефектов. Дислокация, особенно краевая, создает сильно сжатые и сильно растянутые участки кристаллической решетки (см. рис. 2.18). В растянутые места энергетически выгоднее переместиться крупным атомам примеси замещения, а в сжатые - мелким атомам примеси замещения. Атомам внедрения, особенно крупным, также выгоднее перемещаться в область растянутой кристаллической решетки вблизи дислокации. В таком случае вблизи дислокации образуется скопление примесей, называемое "шубой дислокации", которое уменьшает локальную деформацию вблизи дислокации и энергию дислокации. При пластической деформации сдвинуть такую дислокацию с места труднее, чем дислокацию без "шубы", поскольку в первом случае дислокация сместится на новое место, где ее энергия будет больше. Считают, что отдельные точечные дефекты и их скопления закрепляют дислокацию. В электронный микроскоп удается заметить появление крупных примесей вблизи дислокации. Рассмотренный ниже при рассмотрении теории прочности "зуб текучести" связывают с отрывом дислокации от шубы, для чего требуется дополнительное усилие.

Рис. 2.18. Энергетически выгодное расположение точечных дефектов вблизи дислокации: более мелкий атом - примесь замещения (1), более крупный атом - примесь замещения (2), атом внедрения (3)

Участки кристалла с растянутой кристаллической решеткой вблизи дислокации являются своеобразными каналами облегченной диффузии. Известно, что диффузия в сильно деформированных материалах, в которых плотность дислокаций больше, происходит быстрее, чем в недеформированных.Точечные дефекты часто исчезают, попав на край "лишней" полуплоскости, создающей дислокацию (см. рис. 2.18); при этом изменяется форма края этой "полуплоскости". Также считают, что дислокации при движении способны порождать точечные дефекты, особенно вакансии, появляющиеся вблизи края лишней плоскости (см. рис. 2.18); при этом изменяется форма края этой "полуплоскости". Линия дислокации в таких процессах (называемых переползанием дислокации) смещается (переползает) на новое место.Пластическая деформация кристалла и дислокации. Чтобы придать детали заданные размер и форму, многие материалы в процессе технологической обработки необратимо деформируют. Такие необратимые деформации наблюдаются при сильных деформациях детали, когда не выполняется закон Гука, а напряжение в детали сложным нелинейным образом зависит от относительной деформации.Рассмотрим процесс растяжения поликристаллического образца. Обычно образец имеет форму длинного цилиндра с утолщениями на концах - для закрепления образца. Этот процесс характеризуют: а) механическим напряжением  , равным отношению приложенной силы к площади сечения образца, и б) относительным удлинением   образца:

     

,

(2.16)

     где   - длина образца при воздействии напряжения  , а   - первоначальная длина образца. На рис. 2.19 изображена типичная зависимость механического напряжения   от относительного удлинения   при растяжении образца. Кривая имеет 3 характерных участка. Участок 0-1 соответствует упругим обратимым деформациям, когда выполняется закон Гука. Участок 1-2 соответствует необратимым пластическим деформациям; если в точке А прекратить деформацию (сделать  =0), то состояние образца станет соответствовать точке В. Участок 2-3 соответствует разрушению образца. Часто вблизи точки 1 кривая имеет "зуб текучести" - пунктирная кривая на рис. 2.14. Его происхождение связано с точечными дефектами, которые скапливаются вблизи дислокаций, в таких местах, что уменьшаются деформации и плотность энергии вблизи дислокации, из-за чего дислокацию труднее сдвинуть при пластической деформации на новое место, где ее энергия будет больше.

Рис. 2.19. Зависимость напряжения   от относительного удлинения   при растяжении образца

Величину  , отвечающую точке называют пределом текучести , а отвечающую точке 2, называют пределом прочности .Попытки рассчитать предел текучести без учета дислокаций приводили к завышенным на 2-4 порядка значениям. Попытаемся и мы рассчитать предел текучести для модельной кристаллической решетки при сдвиговой деформации. Для этого остановимся на механизме пластической деформации.Симметрия твердых тел Кристаллические и аморфные твердые тела. Трансляционная инвариантность. Базис и кристаллическая структура. Элементарная ячейка. Ячейка Вигнера Зейтца. Решетка Браве. Обозначения узлов, направлений и плоскостей в кристалле. Обратная решетка, ее свойства. Зона Бриллюэна. Элементы симметрии кристаллов: повороты, отражения, инверсия, инверсионные повороты, трансляции. Операции (преобразования) симметрии. 

21. изменение плотности дислокаций при деформации.

22. Дисклинации, вектор Франка,образование дисклинаций

Вектор Франка и однозначно определяет свойства дисклинации 25 только в том случае, когда указана точка, через которую проходит ось поворота дисклинации. Из (15.41) следует, что при наличии дисклинации вектор Франка описывает относительный жесткий поворот двух частей тела, расположенных по обеим сторонам поверхности S. Псевдовектор поворота Q ( он не коммутирует) принято называть вектором Франка, вектором Вольтерры, или мощностью дисклинации. В континууме никаких ограничений на длину, ориентацию и расположение вектора Франка не накладывается. Клиновую дисклинацию обозначают как положительную, если поворот берегов разреза произведен навстречу друг другу и, значит, извлечен лишний материал в форме клина.Основными наблюдаемыми в динамике дефектов являются вектор Бюргерса для замкнутых кривых и вектор Франка, который строится для замкнутых двумерных поверхностей.

Дислокационная стенка.| Дислокационная стенка заканчивается на линии А.| Замена конечной дислокационной стенки клиновым дис-к j, клинационным диполем.

Если граница наклона оканчивается на некоторой линии В ( рис. 90), то последняя должна совпадать с осью поворота второй дисклинации, вектор Франка которой имеет величину Q, удовлетворяющую требованию, чтобы угол Q Q был элементом симметрии кристаллической решетки. 

Дислокационная стенка.| Дислокационная стенка заканчивается на линии А.| Замена конечной дислокационной стенки клиновым дис-к j, клинационным диполем.

Естественно, что величина вектора Франка в данном случае равна углу разориентации двух частей кристалла.

Линейные дефекты, обладающие указанными свойствами, называют дисклинациями. В зависимости от полноты вектора ротации ( вектора Франка) дисклинации могут быть полными и частичными. На стадии развитой пластической деформации ротационные моды пластичности возникают при движении частичных дисклинации. В отличие от дислокационного механизма сдвиговой пластической деформации пластический поворот устанавливается дисклинационным механизмом. Псевдовектор поворота Q ( он не коммутирует) принято называть вектором Франка, вектором Вольтерры, или мощностью дисклинации. В континууме никаких ограничений на длину, ориентацию и расположениевектора Франка не накладывается. Клиновую дисклинацию обозначают как положительную, если поворот берегов разреза произведен навстречу друг другу и, значит, извлечен лишний материал в форме клина. Если же b 0, но Q Ф 0, то возникающая в теле особенность называется дисклинсщией. Вектор поворота дисклинации Q иногда называют мощностью дисклинации, а иногда - вектором Франка. В изложенной постановке формулируются как статическая, так и динамическая задачи механики кристаллов с дефектами. Иначе говоря, в качестве частного случая, развитая теория допускает переход к обычной континуальной теории дисклинаций и дислокаций. Кроме того, если вектор Франка всюду считать параллельным вектору Бюргерса, то, как установлено в, получается полная система уравнений теории диспираций. Второй член появляется в правой части (3.7.12) благодаря наличию дисклинации. Ранее мы упоминали, что дисклинации порождают вращательные дислокации и их наличие непосредственно подтверждается полным выражением для вектора Бюргерса. Аналогичная ситуация возникает и в выражении (3.7.11) длявектора Франка. Конечно, в чисто дислокационных материалах вектор Франка обращается в нуль, и нет необходимости обсуждать этот случай. Однако для материалов с дисклинациями вектор Франка отличен от нуля. Первый член в правой части (3.7.11) отражает эффекты чистого вращения и определяется матрицей кривизны, действующей на вектор состояния. Второй член появляется из-за взаимодействия между трансляционными дислокациями и дисклинациями.Второй член появляется в правой части (3.7.12) благодаря наличию дисклинации. Ранее мы упоминали, что дисклинации порождают вращательные дислокации и их наличие непосредственно подтверждается полным выражением для вектора Бюргерса. Аналогичная ситуация возникает и в выражении (3.7.11) для вектора Франка. Конечно, в чисто дислокационных материалах вектор Франка обращается в нуль, и нет необходимости обсуждать этот случай. Однако для материалов с дисклинациями вектор Франка отличен от нуля. Первый член в правой части (3.7.11) отражает эффекты чистого вращения и определяется матрицей кривизны, действующей на вектор состояния. Второй член появляется из-за взаимодействия между трансляционными дислокациями и дисклинациями. Второй член появляется в правой части (3.7.12) благодаря наличию дисклинации. Ранее мы упоминали, что дисклинации порождают вращательные дислокации и их наличие непосредственно подтверждается полным выражением для вектора Бюргерса. Аналогичная ситуация возникает и в выражении (3.7.11) для вектора Франка. Конечно, в чисто дислокационных материалах вектор Франка обращается в нуль, и нет необходимости обсуждать этот случай. Однако для материалов с дисклинациями вектор Франка отличен от нуля. Первый член в правой части (3.7.11) отражает эффекты чистого вращения и определяется матрицей кривизны, действующей на вектор состояния. Второй член появляется из-за взаимодействия между трансляционными дислокациями и дисклинациями. 

23. взаимодействие диклинаций с дислокациями и точечными дефектами.

24. Границы зерен Малоугловые границы, большеугловые границы, специальные границы

Поликристаллы состоят из большого числа мелких монокристаллов, которые называют зернами. Зерна разделены некоторыми зонами перехода – границами зерен. Граница зерна представляет собой поверхность между двумя монокристаллами различной ориентации, которые примыкают друг к другу, т. е. некий сплошной переход от одного монокристалла к другому. Бюргерс предположил, что границы зерен с малым углом разориентировки j состоят из совокупности дислокаций (рис. 3.26).

Рис. 3.26. Зерна и малоугловая граница

 

Если углы разориентировки j  соседних зерен кристаллической решетки невелики (5 − 10 градусов), то границы называют малоугловыми границами, или субграницами, а ограниченные ими области решетки − субзернами. Такие границы могут присутствовать как между зернами поликристалла, так и в монокристаллах. Угол разориентировки связан с модулем вектора. Бюргерса   краевых дислокаций и расстоянием D между ними соотношением

.

(3.26)

Если же углы разориентировки превышают 10 градусов, то границы называются большеугловыми (рис. 3.27). Монокристаллы не могут содержать большеугловых границ.

 

Рис. 3.27. Большеугловая граница в поликристалле: а − межзёренная граница между двумя квадратными решетками зерен (Ө = 36.9°); б − эта граница может быть представлена решеткой совпадающих узлов

 

По современным представлениям, большеугловые границы обладают определенным кристаллическим строением, отличающимся от строения зерен и зависящим от структуры последних и угла разориентировки между ними [52]. Подтверждением этого послужили данные о немонотонной зависимости ряда свойств большеугловых границ (подвижность, энергия, скорость граничной диффузии и др.) от угла разориентировки, полученные Швиндлерманом и др. Наличие экстремумов энергии для определенных углов разориентировки связано с тем, что при этих углах часть атомов соседних зерен занимает позиции, общие для решеток обоих зерен. На рис. 3.27, б эти атомы показаны в виде светлых  кружков в зерне, находящемся справа от большеугловой границы. Такие границы получили название специальных, а остальные − случайных (или границ общего типа) Границы зерен оказывают существенное влияние на электропроводность, оптические и другие свойства кристаллов Большеугловая граница рассматривается как область скоплений дислокаций, а сопряжение узлов достигается в результате значительных локальных искажений решетки. При нескольких определенных углах разориентации, характерных для каждого типа решетки, образуются так называемые специальные границы. Искажения решетки на границе и в приграничных зонах приводят к повышению на этом участке металла потенциальной энергии. Дж / м2 и сильно зависит от состава и разориентации соседних зерен. Однако большеугловая граница чистого кручения является совершенно специальным случаем. Поэтому Гейтс рассмотрел не только такую границу, но и частично скрученную и общую скрученную границы. В первом случае речь идет о границе, плоскость которой повернута на определенный угол вокруг оси, параллельной вектору Бюргерса одной из систем винтовых дислокаций в границе кручения. Во втором случае плоскость границы повернута около осей, параллельных векторам Бюргерса обеих систем дислокаций, образующих чисто винтовую границу. Граничные дислокации, перпендикулярные оси вращения, приобретают в результате поворота краевую составляющую и, следовательно, могут перемещаться в плоскости границы только комбинируя скольжение и переползание. Малоугловая граница на. Повернутый блок внутри клона, состоящая из параллельных кристалла, ограниченный четырьмя краевых дислокаций с интервалом границами наклона ( ABCD и дву - d между ними ( и вектором Бюргер-са Ь. Разориентация 0 2 tg ( 6 / 2 b / d.

Энергия большеугловых границ в первом приближении не зависит от 0; исключением являются совпадающие ориентации, для которых она понижена. При фиксированной разориентации решеток энергия границы зерен зависит от ориентации плос - кости границы.Для большеугловых границ зерен простые дислокационные модели уже не пригодны, так как угол разори-ентировки слишком велик. Особым случаем большеугловой границы с малыми искажениями строения являются границы двойников, энергия которых примерно соответствует половине энергии дефекта упаковки. Модель, рассматриваемая в работах при анализе кинетики перемещения границы между зернами.

Кинетика перемещения большеугловых границ зерен в рамках теории переходного состояния была рассмотрена Моттом. Скорость перемещения границы ( v) определяется разницей частот перехода атомов из одного зерна в другое и обратно. Ориентационные зависимости энергии активации миграции ( и и плотности совпадающих узлов 2 – 1. На структурных моделях большеугловых границ зерен были выявлены преимущества ( в исследовательском плане) определенных типов границ - наклона и кручения. В этом случае появляется экспериментально измеряемый ( и изменяемый) параметр - угол разориентации зерен, с которым связаны изменения в структуре большеугловых границ зерен.Для описания дефектной структуры большеугловых границ зерен развит ряд подходов. Исследования сегрегации примесей на большеугловых границах зерен показывают, что даже в весьма чистых материалах концентрация примеси на границе еще заметна. Анализ взаимодействия примесных атомов с различными большеугловыми границами показал1, что адсорбционная емкость Гм сильно зависит от кристаллографических параметров границы, и что для особых границ зерен с высокой плотностью узлов совпадения значение Гм может быть на порядок ниже, чем для случайных болыиеугловых границ зерен В случае, когда образование и рост двумерных зародышей осуществляются на поверхности с дислокациями, соответствующие участки монокристалла к месту стыка могут подойти с различной ориентацией; в результате образуются малоугловые границы. В отожженных поликристаллах на дислокационные конфигурации влияют размеры и взаимная ориентация зерен, а также усложненные условия дислокационного скольжения ( активность преимущественной системы скольжения) вследствие сложного напряженного состояния в отдельных зернах Поэтому малоугловые границы в поликристаллах имеют обычно более сложную структуру по сравнению с малоугловыми границами в монокристаллах.Строение и протяженность участков плохого сопряжения зависят от угла разориентировки смежных зерен. Малоугловые границы ( угол до 15) представляют как ряд отдельных дислокаций и сопряженных узлов решетки между дислокациями, сопровождающими ее деформацией. Большеугловые границы ( угол больше 15) рассматривают как область скопления дислокаций, а сопряжение узлов происходит в результате значительных локальных искажений решетки, при этом область искажений может достигать до 100 параметров решетки. Избыточная энергия обусловливает меньшую работу на образование единицы площади поверхности межкристаллитной трещины по сравнению с транскристаллитной. Толщина приграничных слоев зерен, в которых наблюдается большая плотность дислокаций, достигает, например для стали 40ХН, около 0 1 - 1 мкм. Химический состав приграничных слоев заметно отличается от состава кристаллитов, вследствие обогащения границ зерен фосфором и другими атомами примесей.Границы и субграницы во время термоциклирования мигрируют, что является одной из причин структурной нестабильности. Малоугловые границы перемещаются с большей скоростью в результате скольжения дислокаций.Малоугловые границы наблюдаются в 24 % образцов. Схема поликристаллического строения металла.| Схема блочной ( мозаичной струн туры кристалла.Если угловая разориентировка решеток соседних зерен мала ( до 10), то такие границы называют малоугловыми границами. Малоугловые границы состоят в основном из рядов дислокаций ( см. рис. 43), они не образуют дальнодействующего поля, но примеси притягиваются. Если угол разориентировки значителен, то образуются болыиеугло-вые ( высокоугловые) границы, имеющие более сложное строение. Ряд интересных экспериментальных работ по граничной диффузии был посвящен исследованию связи между свойствами границ зерен и их структурой. Малоугловые границы наклона принято считать состоящими из дислокаций, а измерение диффузионных параметров дает средство для экспериментальной проверки этого предположения. Первым достижением в этой области явилась работа Тернбалла и Хоффмана, которые выращивали бикристаллы с симметричной границей наклона с разориентациями в интервале углов 9 б 28; здесь 0 - угол между прилежащими плоскостями ( 100) в смежных монокристаллах. Граничные поверхности ( границы зерен) представляют собой переходные зоны с нарушенным кристаллическим строением. Различают малоугловые границы сублерен и болъшсутловые границы зерен.Ост и Чалмерс показали, что блочность ( lineage) в кристаллах, выращиваемых в лодочках, можно ослабить, отклонив межфазную границу кристалл-расплав из перпендикулярного оси лодочки положения. Так как малоугловые границы зерен ( полосчатость) могут образовываться в результате коалесцен-ции дислокаций, снижение плотности последних приведет и к ослаблению полосчатости. Дислокации перемещаются преимущественно перпендикулярно границе роста. Для кристаллов карбида кремния a - SiC характерно неравномерное расположение дислокаций в монокристаллах: значение плотности дислокаций в пределах образца может отличаться на два порядка. Очень часто дислокации образуют малоугловые границы.Эти области считаются способными к росту в результате возврата и перераспределения решеточных дефектов, в частности дислокаций. Полагают, что сначала формируются малоугловые границы ( субграницы), и уже из них в некоторых Местах образуются подвижные большеугловые границы. Наиболее опорным моментом является превращение малоугловых границ в большеугловые границы зерен. При малой плотности дислокаций и малом избытке дислокаций одного знака формирование зародышей делится как бы на две стадии. В результате перераспределения дислокаций формируются только малоугловые границы, которые затем, в процессе миграции, присоединяя к себе новые дислокации, постепенно превращаются в границы большой разориентировки. Процесс начинается после перегруппировки дислокаций в малоугловые границы, так как на одиночных дислокациях зарождения частиц второй фазы не происходит. Затем идет образование зародышей у-фазы Не только на границах зерен, но и на стыках возникающих малоугловых границ. По мере увеличения числа таких дополнительных мест зарождения их распределение в объеме постепенно становится случайным.

25. модель узлов совпадения,

Если соединить совпадающие узлы соседних зерен, то получится решетка узлов совпадения. Тогда, вводя в решетку узлов совпадения зернограничные дислокации, мы изменяем, угол разориентации аналогично тому, как скопления решеточных дислокаций увеличивают разориентацию соседних субзерен. При существенном отклонении от специальной ориентировки соседних зерен плотность зернограничных дислокаций становится настолько высокой, что граница становится произвольной

26. взаимодействие границ зерен с линейными и точечными дефектами.

27. Трещины и поры

28. модели образования трещин и пор

29.взаимодействие объемных дефектов с точечными и линейными дефектами

Взаимодействие точечных Дефектов кристаллов между собой приводит к возникновению сложных дефектов, например двойных вакансии (бивакансий) в металлах, скоплений дефектов (кластеров); в ионных кристаллах комплексы из точечных дефектов, электронов и дырок образуют центры окраски. Линейные дефекты — цепочки точечных дефектов, краевые и винтовые дислокации. Краевая дислокация возникает при обрыве плоскостей внутри кристалла, винтовая дислокация — при смыкании плоскостей.К поверхностным Дефектам кристаллов относятся: неправильно уложенные слои атомов (дефекты упаковки); закономерные нарушения норм, чередования атомов плоскостей; области с различной ориентацией кристаллической структуры, связанные друг с другом операцией точечной симметрии (двойники); разупорядоченность соседних областей кристалла; границы между зёрнами (кристаллами) в поликристаллах; границы включений и другое. Многие поверхностные дефекты представляют собой ряды и сетки дислокаций. К поверхностным Дефектам кристаллов относится также сама поверхность кристалла (на ней обрывается кристаллическая решётка).К объёмным Дефектам кристаллов относятся: нарушения, связанные с отклонениями от законов стехиометрии; скопления вакансий; скопления примесей на дислокациях и в зонах роста, нерегулярные образования в виде трещин, пустот, включений иной фазы и другие макроскопические дефекты. От дефектов зависят многие важнейшие свойства кристаллов — механические, оптические, электрические, магнитные и т. д. В совершенной кристаллической решётке невозможно движение атомов и ионов, т. к. одновременный обмен местами двух или более атомов (их миграция) энергетически мало вероятен. В кристаллах, содержащих дефекты, с миграцией атомов связаны взаимная диффузия твёрдых тел, твердофазные химические реакции и другие явления. Миграцией заряженных частиц обусловлен в основном электрический ток в ионных кристаллах. Различают точечные дефекты (нульмерные), линейные (одномерные), дефекты, образующие в кристалле поверхности (двумерные), и объёмные дефекты (трёхмерные). У одномерного дефекта в одном направлении размер значительно больше, чем расстояние между соседними одноимёнными атомами (параметр решётки), а в двух других направлениях — того же порядка. У двумерного дефекта в двух направлениях размеры больше, чем расстояние между ближайшими атомами, и т.д. Точечные дефекты. Часть атомов или ионов может отсутствовать на местах, соответствующих идеальной схеме решётки. Такие дефектные места называются Вакансиями. В кристаллах могут присутствовать чужеродные (примесные) атомы или ионы, замещая основные частицы, образующие кристалл, или внедряясь между ними. Точечными Д. в к. являются также собственные атомы или ионы, сместившиеся из нормальных положений (межузельные атомы и ионы), а также Центры окраски — комбинации вакансий с электронами проводимости (F-центры), с примесными атомами и электронами проводимости (Z-центры) либо с дырками (V-центры). Центры окраски могут быть вызваны облучением кристаллов. В ионных кристаллах, образованных частицами двух сортов (положительными и отрицательными), точечные дефекты возникают парами. Две вакансии противоположного знака образуют дефект по Шотки. Пара, состоящая из межузельного иона и оставленной им вакансии, называется дефектом по Френкелю. Атомы в кристаллах располагаются на равном расстоянии друг от друга рядами, вытянутыми вдоль определённых кристаллографических направлений. Если один атом сместится из своего положения под ударом налетевшей частицы, вызванной облучением, он может, в свою очередь, сместить соседний атом и т.д. Таким образом смещённым окажется целый ряд атомов, причём на каком-то отрезке ряда атомов один атом окажется лишним. Такое нарушение в расположении атомов или ионов вдоль определённых направлений с появлением лишнего атома или иона на отдельном участке ряда называется краудионом. Облучение выводит из положения равновесия атомы или ионы и в др. направлениях, причём движение передаётся по эстафете всё более далеко отстоящим атомам. По мере удаления от места столкновения налетевшей частицы с атомом кристалла передача импульса оказывается локализованной (сфокусированной) вдоль наиболее плотно упакованных направлений. Такая эстафетная передача импульса налетевшей частицы ионам или атомам кристалла с постоянной фокусировкой импульса вдоль плотно упакованных атомных рядов называется фокусоном. Линейные дефекты. В реальных кристаллах некоторые атомные плоскости могут обрываться. Края таких оборванных (лишних) плоскостей образуют краевые дислокации. Существуют также винтовые дислокации, связанные с закручиванием атомных плоскостей в виде винтовой лестницы, а также более сложные типы дислокаций. Иногда линейные Д. в к. образуются из скопления точечных дефектов, расположенных цепочками

30. разрушение материалов. Различают хрупкое и пластическое разрушение материалов. Отличительная особенность хрупкого разрушения, характерного для бетона, керамики, стекла, природных камней и других строительных материалов,— это отсутствие заметной пластической деформации. При этом возникающие механические напряжения не успевают релаксировать и трещины, образующиеся в плоскости перпендикулярной действию напряжений, быстро развиваются. Хрупкому разрушению способствуют циклические нагрузки (вибрирование, частые удары и др.), при которых развивается усталость материалов, связанная с накоплением повреждений, возникновением микро-, а затем и макротрещин. Повышению хрупкости материалов способствуют также понижение температуры, увеличение скорости деформирования, наличие поверхностно-активной среды. Прочность материалов может измеряться не только прямым методом (разрушением образцов), но и неразрушающими методами, основанными на взаимосвязи прочности твердых тел с той или иной косвенной характеристикой, например скоростью ультразвуковых волн, возникающих в них под действием внешнего источника в результате колебания частиц (импульсный ультразвуковой метод), или собственной частотой колебаний образца (резонансный метод), поверхностной твердостью (механические методы).Особым видом прочности можно считать твердость (прочность при вдавливании) — сопротивление материала разрушению при жестком силовом воздействии. Как и другие виды прочности, твердость — структурно-чувствительное свойство, она зависит также от вида обработки поверхности, температуры и других факторов.Твердость измеряется вдавливанием в поверхность материала или перемещением по ней под нагрузкой специальных наконечников — инденторов, имеющих сферическую, коническую или другую форму. Мерой или числом твердости при этом служит отношение нагрузки к поверхности отпечатка. При определении где Р — нагрузка; О — диаметр сферического индентора — шарика (применяют шарики диаметром 10; 5 или 2,5 мм); й — диаметр отпечатка. Наряду с методами измерения твердости статическим нагру-жением применяют динамические методы, при которых индентор оказывает определенную ударную нагрузку на испытываемую поверхность, падая с определенной высоты. Для приблизительного определения твердости горных пород и других хрупких материалов используют метод Мооса, заключающийся в царапании исследуемого материала эталонным минералом. В этом случае твердость измеряется в условных единицах, соответствующих номеру минерала в десятибалльной шкале: тальк— 1, гипс — 2, кальцит — 3, флюорит — 4, апатит — 5, ортоклаз 6, кварц 7, топаз 8, корунд — 9, алмаз — 10. Твердость некоторых однородных материалов пропорционально связана с прочностью при растяжении и сжатии, что позволяет использовать ее измерение для проведения неразрушающих механических испытаний.

Для большинства строительных материалов (за исключением пластмасс) с твердостью связано и сопротивление их истирающим воздействиям — истираемость. Истираемость И измеряют отношением уменьшения массы материала после проведения испытания, к площади истирания. Высокой стойкостью к истиранию обладают плотные изверженные породы, каменное литье, керамические материалы, пластмассы и др., например: истираемость гранита 0,05—0,07, керамических плиток для полов 0,08, однослойного поливинилхлорид-ного линолеума 0,06 г/см2. Для некоторых дорожно-строительных материалов устанавливают марки по истираемости, которые связаны с максимально допустимыми потерями массы после истирания в процентах. Так, для щебня и гравия марки по истираемости И1, И2, ИЗ и И4 при потерях массы после испытания соответственно до 25, 25—35, 35—45 и 45—60%. Определяют истираемость на специальных машинах — кругах истирания или полочных барабанах, где материалы подвергаются разрушению в результате трения.

Сопротивление материалов разрушению при ударном приложении нагрузки называется ударной вязкостью, а одновременному воздействию истирания и удара —,и з н о с о м. Ударная вязкость оценивается по работе разрушения образцов с помощью копров, а износ — по потерям массы с помощью вращающихся барабанов, заполненных стальными шарами.