Особенности скольжения винтовой дислокации
При рассмотрении скольжения винтовой дислокации следует выделить три важных обстоятельства:
Во-первых дислокация перемещается на один период решётки вправо в результате передвижений атомов только внутри атомов только внутри области несовершенства; атомы вне области несовершенства остаются на своих местах.
Во-вторых дислокация перемещается на один период решётки вследствие передвижения атомов внутри ядра дислокации всего лишь на доли периода решётки. В этом отношении скольжение винтовой дислокации аналогично скольжению краевой дислокации.
В-третьих, в области ядра винтовой дислокации атомы смещаются в направлении действующих на них сил, а сама дислокация перемещается перпендикулярно этому направлению.
Последнее отличает винтовую дислокацию от краевой; при скольжении краевой дислокации экстраплоскость изменяет своё положение в направлении действующих касательных напряжений.
Перемещение винтовой дислокации увеличило площадь ступеньки и площадь зоны сдвига. На рисунке 27 показан сдвиг на одно межатомное расстояние при пробеге правой винтовой дислокации через весь кристалл от передней грани до задней. Как видно из рисунка 28, под действием одинаковых сдвигающих напряжений винтовые дислокации разного знака скользят в прямо противоположных направлениях.
Рисунок 27 – Схема сдвига правой части кристалла относительно левой на одно межатомное расстояние при пробеге винтовой дислокации от передней грани до задней
Рисунок 28 –Кристалл с правой П и левой Л винтовыми дислокациями, скользящими в плоскости АВСD; υП и υЛ – направления скольжения правой и левой дислокаций под действием напряжений.
В отличии от краевой винтовая дислокация может переходить из одной атомной плоскости в другую без переноса массы – скольжением. Если на пути движения винтовой дислокации в плоскости Р встречается какой-либо барьер, то дислокация начинает скользить в другой атомной плоскости R, находящейся под углом к первоначальной плоскости скольжения Р (рисунок 29). Этот процесс называют поперечным скольжением.
Рисунок 29 –Двойное поперечное скольжение винтовой дислокации ВС
Пройдя некоторый путь в плоскости поперечного скольжения и удалившись от барьера, винтовая дислокация может перейти в атомную плоскость S, параллельную первоначальной плоскости скольжения Р. Этот процесс называется двойным поперечным скольжением. Многократное его повторение называют множественным поперечным скольжением. Например, в ГЦК решётке винтовая дислокация, скользившая в плоскости (111), легко переходит в плоскость поперечного скольжения (-111), затем вновь скользит в одной из параллельных плоскостей (111), снова совершает поперечное скольжение по плоскости (-111) и т.д.
Кроме барьеров, одна из причин поперечного скольжения – изменение вектора приложенных напряжений.
В отличие от краевой дислокации винтовая дислокация не может перемещаться с помощью диффузионного механизма.
Перемещение смешанной дислокации
Плоская петля смешанной дислокации, как и любая другая дислокация, является границей зоны сдвига. Если вектор сдвига находится в плоскости петли, то петля отделяет область плоскости скольжения внутри неё, где сдвиг уже прошёл, от области, лежащей вне петли и ещё не охваченной сдвигом. Скольжение развивается при расширении петли. Дислокационные петли играют важную роль в процессах пластической деформации.
Под действием одних и тех же касательных напряжений участки петли с краевой ориентацией должны скользить вдоль вектора сдвига в прямо противоположные стороны, так как эти участки имеют разный знак. Под действием тех е напряжений участки петли с винтовой ориентацией должны скользить перпендикулярно вектору сдвига в прямо противоположные стороны, так как эти участки имеют разный знак. Следовательно, участки дислокационной петли удаляются один от другого. Следовательно, движутся в разные стороны и участки смешанной ориентации, и вся петля расширяется, увеличивая зону сдвига, заключённую внутри неё.
Когда распространяющаяся дислокационная петля достигает внешней поверхности кристалла, верхняя часть его оказывается сдвинутой по отношению к нижней.
Рассмотренный случай движения смешанной дислокации относится к плоским поверхностям скольжения. Более общий случай – криволинейная дислокация, линия которой не лежит в одной плоскости. Такая дислокация может образовывать и замкнутую петлю, не лежащую в одной плоскости. Из-за наличия участков с винтовой ориентацией, смешанная ориентация может совершать и поперечное скольжение.