Рис. 14. Крайова дислокація в простій кубічній решітці. Стрілка - вектор зсуву.

Рис. 15. Зсув, що утворив крайову дислокацію АВ. Стрілка - вектор зсуву.

Таблиця 2.Значення критичного сколюючого напруження для різних

Металів

Це показано на рис. 15 на прикладі бруска пружного твердого тіла, розрізаного вздовж лінії АО. Якщо зсунути верхню частину тіла відносно нижньої уздовж площини надріза, то внутрішня межа надрізу і є дислокацією. Лінія АВ являється лінією крайової дислокації; вона перпендикулярна вектору зсуву. Дислокаційні лінії не обриваються всередині кристала, вони виходять на його поверхню, закінчуються на інших дислокаціях або утворюють замкнені дислокаційні петлі.

Дислокації позначаються символом Х, якщо вони позитивні, тобто розташовані відносно площини зсуву у верхній частині кристала. Дислокації, розташовані в нижній частині кристала, називаються негативними і позначаються символом^. Різниця між ними чисто умовна, бо, перевертаючи кристал, ми перетворюємо негативну дислокацію в позитивну і навпаки. Знак дислокації є важливим при аналізі їх взаємодії

Дислокації під час прикладання невеликого дотичного напруження легко переміщаються. В такому разі дислокації однакового знаку відштовхуються, а дислокації протилежних знаків притягуються, що приводить до їх взаємознищення (анігіляції). Це пояснюється тим, що дві напівплощини, розташовані одна над другою, об'єднюються і утворюють нову повну атомну площину в кристалі.

Д ля того, щоб уявити дислокаційну структуру, вводять поняття так званого контуру Бюргерса і вектора Бюргерса Ь. Контур Бюр- герса представляє собою замкнений контур довільної форми, проведений по трансляціях між атомами навколо виділеного дефекта. Наприклад, нарис. 16а зображено контур Бюргерса, проведений

Рис. 16. Визначення вектора Бюргерса: а) навколо дислокації; б) навколо вакансій .

навколо крайової дислокації. Для цього вибрано початок його проведення в точці "О". Від цієї точки відкладаємо певну кількість міжатомних трансляцій послідовно в кожному напрямку і помічаємо, що контур зостається в кінці не замкнений. Для того, щоб контур Бюргерса став замкненим, необхідно додати ще одиничний вектор Ь , який в даному випадку рівняється одному міжатомному параметру решітки. Той вектор, який необхідно провести, щоб контур став замкнений, називається вектором Бюргерса Ь Він може рівнятися 1/2а; 1а; 2а.

Отже, дислокація - це такий лінійний дефект, навкруги якого контур Бюргерса зостається незамкненим. Для точкових дефектів контур Бюргерса завжди замкнений (рис. 166).

Навколо дислокації виникає поле пружних напружень. Енергія повної дислокації пропорційна квадрату вектора Бюргерса. Для крайової дислокації:

Окрім крайових розрізняють гвинтові дислокації. На рис. 17 показана просторова модель гвинтової дислокації. Лінія такої дислокації ВС паралельна вектору зсуву (ВС || т). При наявності гвинтової дислокації проста кубічна решітка має вигляд, показаний на рис. 18. Кристал можна розглядати таким, що складається із одної атомної площини, закрученої у вигляді гвинтової поверхні. Це нібито атомна площина, яка вгвинчена по спіралі в кристал (5-6 атомних рядків). Енергія гвинтової дислокації:

Гвинтові дислокації рідко зустрічаються поміж собою. Частіше дислокації бувають змішаними. Вони мають вигляд плоских кривих, які складаються із прямих ліній крайових і гвинтових дис

локацій, відповідно перпендикулярних і паралельних вектору зсуву (рис. 19а, б).

В

об'єму V (см³) кристала:

Рис. 18. Кристал з гвинтовою дислокацією, який являє собою атомну площину, закручену у вигляді гелікоїда.

т

а

6

ажливою характеристикою дислокацій являється їх щільність - сумарна довжина дислокацій 1 (см), що приходиться на одиницю

Рис. 19. Крайові й гвинтові дислокації утворюють одну безперервну ламану (а) чи плавну (б) лінію всередині кристала. Плавна лінія містить також ділянки змішаної орієнтації.

Від щільності дислокацій залежать властивості металів, насамперед, міцність металів. На рис. 20 зображена схема Одінга, яка показує, як змінюється міцність металу в залежності від щільності дислокацій. Бездефектні кристали - "вуси" мають таку високу міцність, що вона наближається до теоретичної міцності металів Збільшення кількості дислокацій приводить до різкого зниження

міцності. Найменшу міцність мають метали у відпаленому стані, ко- ли р = 10-10 см ', але при цьому підвищується пластичність і в'язкість. При р = 10⁶10¹² см " міцність металу різко підвищується,

а

[і Теоретична

⁴ міцність

пластичність зменшуєть-

М

ся. Всі сучасні технології, направлені на підвищення міцності металів і їх сплавів, забезпечують структуру з високою щільністю дислокацій.

Дислокації взаємодіють між собою, з вакансіями і з домішковими атомами. Взаємодіючи між собою, дислокації затримують рух одна одної в решітці, утворюючи поле да- лекодіючих напружень.

Під час підвищення температури нагріву, коли підсилюються процеси самодифузії (тобто перемі

£

£

о

5

о

• о ■ ■>>

іцність іусіВ