Оглавление

Лекция 6 35

Глава 3. Дислокации 35

3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 35

Понятие дислокации 35

Плотность дислокаций, их образование, размножение, движение. 36

3.2. Контур и вектор Бюргерса 37

3.3. Пластическая деформация как движение дислокаций 42

Поворот кристаллической решётки при пластической деформации 47

Лекция 7. 50

3.4. Потенциальный барьер для скольжения дислокаций [сила Пайерлса] 50

3.5. Напряжения от дислокации 53

3.6. ЭНЕРГИЯ ДИСЛОКАЦИИ 54

3.7. Сила, действующая на дислокацию 56

Лекция 8 57

3.8. Дислокационные конфигурации 57

3.9. Приближение линейного натяжения (определение прогиба дислокации) 63

3.10. Размножение дислокаций при деформации (источник Франка-Рида) 64

Лекция 9. 67

Размножение дислокаций путём многократного поперечного скольжения винтовых дислокаций. 67

3.11. Дислокационные реакции 73

3.13. Пересечение дислокаций 76

3.14. Полные и частичные дислокации. 78

Расщепленные дислокации и дефект упаковки 78

Лекция 10 81

3.12. Зависимость скорости дислокации от напряжения 81

3.15. Упрочнение металла за счет взаимодействия дислокаций с примесями 87

3.16. Экспериментальные методы исследования дислокаций 92

Итоги главы 94

Лекция 6 Глава 3. Дислокации

3.1. Общие сведения

Понятие дислокации

Краевая дислокация

Представим себе кристалл в виде параллелепипеда, верхняя часть которого сдвинута относительно нижней на одно межатомное расстояние, причем зафиксировано положение, когда сдвиг охватил не всю поверхность скольжения от правой грани до левой, а лишь часть этой плоскости (см. рис.).

Рис. Схема образования краевой дислокации в примитивной кубической решётке. ABCD– плоскость скольжения (сдвига),AA’B’B– экстраплоскость, АВ – линия дислокации.

АВСD - участок плоскости скольжения, в котором произошел сдвиг, АВ - граница этого участка. На поперечном разрезе параллелепипеда видно, что в результате сдвига под плоскостью сдвига содержится n вертикальных атомных плоскостей ( 8 ), а над плоскостью сдвига n+1 вертикальных атомных плоскостей (9). Лишнюю неполную атомную плоскость (заштрихована) называют экстраплоскостью. Экстраплоскость действует, как клин, изгибая решетку вблизи своего нижнего края. Искажение решетки является не точечным, а линейным, оно распространено вдоль всей линии АВ. Такие линейные несовершенства решетки называются дислокациями. Над дислокацией атомы в кристалле уплотнены (решётка сжата), а под ней – раздвинуты (решётка растянута). Вдали от края экстраплоскости расстояния между атомами как в идеальной решётке. Атомы на самой кромке экстраплоскости имеют меньше соседей, чем другие атомы. Область наибольших искажений вблизи линии дислокации называется ядром дислокации.

Итак, дислокацией называется граница поверхности сдвига в кристалле. Это определение справедливо для любых дислокаций. Дислокация является линейным дефектом (т.е. одномерным). Краевая дислокация обозначается значками , соответственно, положительная или отрицательная.

Винтовая дислокация

Другим видом линейных несовершенств является винтовая дислокация.

Представим кристалл в виде параллелепипеда и сделаем в нем надрез по плоскости АВСД (см. рис. 31).

Рис.

Затем сдвинем правую часть кристалла по этой плоскости относительно левой части на один период решетки так, что верхняя атомная плоскость правой части совместится со второй горизонтальной атомной плоскостью левой части, вторая атомная плоскость правой части – с третьей плоскостью левой части и т.д. Очевидно, что правильная решетка сохранится во всем объеме кристалла, кроме локальной зоны вдоль линии ВС, где смещение атомов произошло на расстояние, меньшее периода решетки. Видно, что верхняя атомная плоскость, как и все параллельные ей атомные плоскости, оказалась изогнутой по винтовой линии. Отсюда локальное искажение решетки вдоль линии ВС названо винтовой дислокацией, а линия ВС – линией винтовой дислокации. В плоскостях, перпендикулярных линии ВС, область несовершенства кристаллической решетки не превышает нескольких атомных диаметров, а вдоль линии ВС эта область имеет макроскопический размер. Дислокация может быть правой и левой (обозначаются ), в зависимости от того, в какую сторону идет закрутка винтовой линии, если смотреть сверху (по часовой стрелке – правая винтовая дислокация, против часовой стрелки - левая). Винтовая дислокация перемещается в направлении, перпендикулярном вектору сдвига атомов, а линия винтовой дислокации параллельна вектору сдвига атомов. После того, как винтовая дислокация полностью пересечет кристалл, его правая часть будет полностью сдвинута относительно левой части на одно межатомное расстояние (период решетки).

Существуют также смешанные дислокации.