Дислокация туралы түсінік. Дислокацияның негізгі түрлері.

Пластикалыққа өтудің дислокациялық теориясы мынадан шығады. Сырғанау процесі әрқашан да кристалл құрылымының бұзылған жерінен басталады және осы өзгеріс (искажение) сырғанау жазықтығы бойымен әр уақыт мезетінде салыстырмалы түрде біраз атомдар мөлшерінің тізбектей орын ауыстыруы арқылы іске асады. Осындай өзгеріс (искажение) дислокация деп аталады.

Дислокацияның негізгі түрлерін қарастырайық.

Сызықтық дислокация. кристалының жазықтығында векторы бағытымен бөлікте сырғанау болсын (2.9-сурет).

2.9-сурет

Сырғанау жазықтығының екі жағында орналасқан атомдық жазықтықтар бір-біріне қатысты сырғанау бағыты бойымен қашықтыққа жылжиды. Сырғанау болған бөлігін сырғанау қамти қоймаған бөліктен бөліп тұрған шекара сызықтық дислокацияны көрсетеді. векторы ығысу векторы немесе Бюргерс векторы деп аталады. Ол аймақтағы дислокацияның даму дәрежесін сипаттайды.

2.10- суретте дислокация сызығына перпендикуляр жазықтықтағы атомдардың орналасуы көрсетілген. бөлігінде болған ығысу нәтижесінде тордың жоғары бөлігінде төменгі бөлікке қарағанда бір атомдық жазықтық ( жазықтығы) артық болады.

2.10 – сурет

Осының салдарынан ығысу жазықтығы үстінде жатқан 1 атомдық қатарда 2 қатарға қарағанда бір атом артық. Жоғары қатардағы атомдардың (дислокация центрі) нүктесіндегі ара қашықтығы қалыпты тордағыға қарағанда кем, ал төменгі қатардағы атомдардың ара қашықтығы қалыпты тордағыға қарағанда үлкен болады. Дислокация центрінен оңға және солға, жоғары және төменгі бөліктерге орын ауыстырғанда тордың өзгерісі ақырындай азаяды және -дан қандай да бір ара қашықтықта кристалда атомдардың орналасуы қалыпты күйге түседі. Сурет жазықтығына перпендикуляр жазықтықта дислокация бүкіл кристалда немесе оның біраз бөлігінде болады.

Сонымен, сызықты дислокацияға тән сипаттама кристалл торында бір артық атомдық жазықтықтың ( ) пайда болуы. Сондықтан, осындай дислокацияның пайда болуын торды қозғап, оған қосымша жазықтық енгізу процесі деп түсіну қажет. Бұл жазықтық экстражазықтық деп аталады. Егер экстражазықтық сырғанау жазықтығының жоғары жағына енгізілсе, онда сызықтық дислокация оң (2.10 а-сурет), ал егер төменгі бөлігіне енгізілсе, онда ол сызықтық дислокация (2.10 б-сурет) теріс деп аталады. Ығысу векторы тор тұрақтысына тең болса, ондай дислокация бірлік дислокация немесе бірлік қуат дислокациясы деп аталады. Бірлік дислокацияның кристалдың көлденең қимасы арқылы өтуі оның бір бөлігінің екінші бөлікпен салыстырғанда -ға жылжуын тудырады. Оң дислокацияның солға, теріс дислокацияның оңға жылжуы кезінде тор бөлігінің ығысуы бірдей болады (2.10 а,б-сурет).

Винттік дислокация. кристалының ауданында векторы бағытында 2.11-суретте көрсетілгендей аяқталмаған бірлік жылжу болсын.

а) б)

2.11 - сурет

- ығысу таралатын шекара. 2.11 б-суретте ақ дөңгелекшелермен сырғанау жазықтығының үстіңгі бөлігіндегі атомдық жазықтықтардағы атомдар, ал қара дөңгелекшелермен сырғанау жазықтығының астыңдағы атомдық жазықтықтағы атомдар көрсетілген. шекарасынан солға қарай орналасқан кристалдың деформацияға ұшырамаған бөлігіндегі атомдар бірінің үстіне бірі орналасқан, сондықтан қара дөңгелекшелер ақ дөңгелекшелермен біріктірілген. Кристалдың бір атомдық жылжу болған оң бөлігінде, яғни -нен оңға орналасқан аймақтағы жазықтықтардағы атомдар да солай бір-бірінің үстінде орналасқан. жіңішке жолақтағы жоғары жазықтықтардағы атомдар төменгі жазықтықтармен салыстырғанда шекарасынан алыстаған сайын көбірек ығысады. Бұл ығысу тордың берілген жерінде өзгеріс тудырады, оны винттік дислокация, ал дислокация осі деп аталады.

2.12- сурет

Өзгерістің винттік дислокация деп аталуын 2.12 а-суреттегі атомынан атомына және т.б. орын ауыстыруларына қарап түсінуге болады. 2.12 б-суретінен оның винттік сызық бойымен жүретіні көрініп тұр.

2.13-сурет

Оң және сол винттік дислокация болады (2.13-сурет). Олардың қарама-қарсы бағытта орын ауыстырулары бір бағыттағы жылжуды тудырады.

2.9 және 2.11 а- суреттерден көрініп тұрғандай, сызықтық дислокация ығысу векторы -ға перпендикуляр, ал винттік дислокация параллель болады; сызықтық дислокациядағы орын ауыстыру ығысу векторы - бағытында болады, ал винттік дислокациядағы орын ауыстыру бұл векторға перпендикуляр бағытта болады.

Қазіргі уақытта дислокацияны тікелей бақылайтын тәжірибелік әдістер бар. Мысал ретінде 2.14 а- суретте арнайы тәсілмен алынған платиналы фталоцианиннің жұқа қабықшасының электрондық-микроскопиялық суретінің сұлбалық кескіні, ал 2.14 б-суретте мыс сульфиді кристалының электрондық-микроскопиялық суреті кескінделген. Бұл суреттердегі қара жолақтар атомдық жазықтықтардың орны, платиналы фталоцианинде ол ара қашықтық- , ал мыс сульфидінде - -ге тең. Суреттерде кристалл ішінде үзілген экстражазықтықтар және пайда болған сызықты дислокация жақсы көрініп тұр.

2.14 – сурет

2.15 – сурет

2.14 в – суретте декорлау әдісі арқылы алынған кристалдарындағы винттік дислокацияның микрофотографиясы келтірілген. Бұл әдіс мөлдір кристалдар үшін қолданылады. Ол үшін дислокация ядросының жанына қоспа атомдарын орналастырады, осының нәтижесінде оптикалық микроскоп арқылы дислокацияны көруге болады. Бұл суреттер 2.10 және 2.12-суреттерде көрсетілген дислокацияның теориялық көзқарастарымен дәл сәйкес келеді деп айтуға болады. Дислокацияның кристалл бетіне шығуын өңдеу (травления) әдісімен іске асыруға болады. Кристалды алдын-ала арнайы таңдап алынған жолмен өңдегенде, ең алдымен өзгерістері көп тор бөліктерін өңдеуден бастау керек, себебі ол жердегі атомдардың артық энергиялары бар және олар химиялық активті. Осындай бөліктер дислокацияның кристалл бетіне шығатын орындары болып табылады. 2.15-суретте өңделген германийдің беттік қабатының суреті көрсетілген. Дәндердің шекарасында орналасқан қара дақтар дислокацияның шығатын жерлерін береді.