Механикалық қосарлану
Пластикалық деформация сонымен қатар, қосарлану жолымен өтуі мүмкін, ол тордың қандай да бөлігіндегі параметрлер құраушыларын құрайтын атомдық жазықтықтардың бір-біріне қатысты параллель, бірдей ара қашықтыққа тізбектей ығысу процесін береді.
2.6 – сурет
2.6-суретте кристалдың АЕСДА аймақтан деформацияланбаған АВСДА аймаққа қосарлану схемасы көрсетілген. Мұндағы ВЕСВ кристалдың қосарлануға ұшыраған бөлігі, ал ВС қосарлану осі. Крестиктермен атомдардың қосарлануға дейінгі орындары белгіленген. Қосарлану осі арқылы өтіп, қосарлану аймағын кристалдың ығыспаған аймағынан бөлетін жазықтық қосарлану жазықтығы деп аталады. 2.6-суреттен қосарлану кезінде 11 жазықтық атомдары ВС двойникования жазықтығымен салыстырғанда атом аралық ара қашықтыққа ығысатыны көрініп тұр. 22 жазықтығы 11 жазықтығымен салыстырғанда тура сондай ара қашықтыққа, ал ВС-пен салыстырғанда екі еселенген ара қашықтыққа ығысады және т.с.с. Басқаша сөзбен айтқанда, двойникования жазықтығына параллель әрбір атомдық жазықтық өз бойымен өзінен двойникования жазықтығына дейінгі ара қашықтыққа пропорционал ығысады. Осының нәтижесінде двойникования аймағындағы атомдар кристалдың деформацияланбаған бөлігінің құрылымының двойникования жазықтығымен салыстырғандағы айналық кескіні сияқты орналасады.
Қосарлану да, сырғанау сияқты тек белгілі бір кристаллографиялық жазықтықтарда ғана өтеді. Қырлыцентрленген кубтық торларда осындай жазықтық (112) жазықтығы, ал гексагональды тығыз орналасқан торларда (1012) және т.б. болып табылады. Қосарлану болу үшін жанама кернеу өзінің критикалық мәніне жету қажет. Бүл процесс өте жылдам және әдетте өзіне тән сипаттамалық жарылулармен өтеді.
Кристалдарда двойникования болғанда көршілес атомдық жазықтықтар бір-біріне қатысты мардымсыз ығысады, сондықтан қалдық деформация үлкен болмайды. Мысалы, цинк толық двойникованияға ұшырағанда тек 7,39%-қа ғана ұзарады. Сондықтан пластикалыққа сырғанау жолымен өту мүмкіндігі бар кристалдарда әдетте пластикалық деформацияның біраз мөлшері ғана двойникованияға тиісті болады. Сырғанау процесі өтуі мүмкін емес валенттік кристалдардың қирау алдындағы деформациясының болмашы бөлігі двойникования нәтижесінде болады. Сыртқы күштерге қатысты қолайсыз бағдарланған гексагональды кристалдарда кристалдың бағдарлануын өзгертетін қосарлану кәдімгі сырғанау жолымен біршама қалдық деформация тудыруы мүмкін.
Ығысуға кристалдардың теориялық және нақты беріктіктері
Кристалдардағы пластикалыққа өтуінің негізгі механизмі ығысудың пайда болуы болып табылады. Ұзақ уақыт осындай ығысулар кристалдың бір бөлігінің екінші бөлігіне қатысты бүкіл сырғанау жазықтықтарында SS бір уақытта қатты жылжуы негізінде болады деп есептелінді (2.7-сурет).
2.7 – сурет
Осындай ығысу болу үшін қажетті жанама кернеудің шамасын анықтайық.
Өзгеріске ұшыраған тордағы көршілес екі параллель жазықтықтар атомдары потенциалық энергияның минимумына сәйкес келетін тепе-теңдік маңында тұрады (2.7 а- сурет). Олардың арасындағы өзара әсерлесу күштері нөлге тең. Бір атомдық жазықтықтың екіншіге қатысты ақырындап жылжуы кезінде тепе-теңдікті сақтауға тырысатын және ығысуға бөгет жасайтын жанама кернеу пайда болады. (2.7 б-сурет). Осы кернеуге синусоидалы заңмен өзгеретін ығысу шамасын қолдансақ (2.8-сурет), онда ығысу кедергісі мына түрде өрнектеледі:
(2.11)
мұндағы
- атомдардың тепе-теңдік қалыптан жылжуы,
-сырғанау жазықтықтарындағы атомдардың
ара қашықтығы,
- тұрақты. Аз жылжуларда
,
сондықтан
(2.12)
2.8- сурет
Екінші жағынан, аз жылжуларда Гук заңы да орындалады:
(2.13)
мұндағы
- ығысу модулі,
-
жазықтықтардың ара қашықтығы.
(2.12)
және (2.13)-тен аламыз
.
Сонда
(2.14)
болғанда,
жанама кернеу өзінің максималь шамасы
жетеді, оны теориялық беріктілік деп
аламыз:
(2.15)
деп
алсақ, онда
(2.16)
Критикалық
сырғанау кернеу ығысу модулінің шамамен
оннан бір бөлігіне тең болуы керек.
Атомдар арасындағы өзара әсерлесуші
күштердін сипатын толығымен ескерсек,
онда осы шамаларда біраз өзгерістер
болады.
үшін алынған ең кіші мән
-тең.
2.4 – кестеде кейбір металл кристалдардың
тәжірибелік және теориялық жолмен
алынған
мәндері келтірілген. Осы шамаларды
салыстырсақ, яғни беріктіліктің нақты
және теориялық мәндерінде 3-4 дәрежеге
айырмашылық бар. Бұл кристалдардағы
ығысудың атомдық жазықтықтардың
бір-біріне қатысты қатты жылжулары
нәтижесінде емес, ол мынадай механизм
– яғни әрбір уақыт мезетінде атомдар
санының өте аз мөлшерінің ығысуымен
іске асатынын көрсетеді. Бұл кристалдардың
пластикалыққа
өтуінің
дислокациялық теориясының дамуына алып
келді.
2.4 – кесте
Металдар |
(тәжірибелік мәндер) |
|
(теориялық мәндер) |
|
|
|
|||
мыс |
0,10 |
4620 |
735 |
154 |
күміс |
0,06 |
2910 |
455 |
97 |
никель |
0,58 |
7800 |
1240 |
260 |
темір |
2,90 |
6900 |
1100 |
230 |
магний |
0,08 |
1770 |
280 |
59 |
Мырыш |
0,09 |
3780 |
600 |
126 |
кадмий |
0,06 |
2640 |
420 |
88 |
