8.8. Динаміка дислокацій у приповерхневому шарі при наявності плівок і покриттів

За сучасними уявленнями про руйнування матеріалу передбачається, що покриття й плівка (шар), перешкоджаючи виходу дислокацій на поверхню, може в одних випадках зміцнювати основний матеріал, а в інших – розміцнювати. Ефект впливу покриттів на основний матеріал буде залежати від умов, які визначають динаміку дислокацій на поверхні розділу.

Всі відомі теорії про вплив покриттів на міцні характеристики мають загальне припущення: між плівкою й самими верхніми шарами основи відбувається особлива взаємодія (ближнє або дальнє), що і викликає ефект зміцнення (знеміцнення) плівки.

На рис.8.9 представлена залежність між силою і відстанню для дислокацій у приповерхнево – легованій зоні (ПЛЗ).

Зовнішня сила, яка переміщує дислокації через об’єм кристала дорівнює

(8.63)

Зміна сили відбувається за рахунок поляризаційної сили при тяжіння біля вільної поверхні твердого тіла

(8.64)

де L – відстань від дислокації до поверхні; G – модуль зсуву; b – вектор Бюргера.

Результуюча сила зображена на рис.8.9, а – в правій частині.

У випадку нанесення на поверхню твердого тіла покриттів на дислокації, що перебувають у приповерхневих шарах, діє поляризаційна сила , обумовлена градієнтом модуля зсуву на границі між покриттям G₂ і поверхнею G₁. Ця сила записується у вигляді

(8.65)

При цьому, якщо модуль зсуву покриття G₂ вище модуля зсуву матриці G₁, то на дислокацію буде діяти сила відштовхування, тобто спостерігається зміцнення покриття.

Якщо G₂  G₁, то дислокації будуть притягатися до покриття, що характеризує процес незміцнення.

Результат дії цих сил зображений для тонких покриттів на рис.8.9, б, а для товстих покриттів – на рис.8.9, г.

Рис.8.9. Залежність між силою і відстанню для дислокацій поверхнево-легованій зоні (ПЛЗ)

При наявності дифузійного шару (легована зона) необхідно враховувати зміну градієнта модуля зсуву, обумовленого градієнтом концентрації легуючих елементів у приповерхневій зоні.

Тоді результуюча сила за рахунок сили , обумовленій зміцненням на твердий розчин, буде зображена у вигляді кривої (г), а за рахунок сили , обумовленій сітками дислокацій невідповідності – у вигляді кривої (д) на рис.8.9.

Розділ 9. Загальна характеристика впливу середовищ на властивості металів