3. Границы зёрен

На фиг. 5 (лист 2, стр. 285) показаны типичные границы зерен для пузырьков диаметром соответственно 1,87, 0,76 и 0,30 мм. Ширина возмущенной поверхности на границе, где пузырьки имеют нерегулярное распределение, в основном бывает тем больше, чем меньше пузырьки. На фиг. 5, а, где показано не­сколько соседних зерен, пузырьки на границе между двумя зернами явно придерживаются либо одного, либо другого кристаллического порядка. На фиг. 5, в ясно обозначился «слой Бейлби» между двумя зернами. Маленькие пузырьки, как будет видно далее, обладают большей жесткостью, чем большие, а это приводит к значительной беспорядочности на границах. Отдельные зерна ясно видны, если рассматривать фо­тографии поликристаллических слоев. При подходящем освеще­нии сами плавающие слои пузырьков, рассматриваемые вдоль страницы, удивительно напоминают полированный и травленый металл. Часто случается, что в поликристаллический плот попа­дают «атомы примеси», т. е. пузырьки, заметно отличающиеся по размерам от средних, и в этом случае большая доля их размещается на границах зерен. Было бы неправильно утверж­дать, что несоразмерные пузырьки проталкиваются к границам; невозможность диффузии пузырьков сквозь структуру состав­ляет дефект модели. Может возникать только взаимное при­способление соседей. Оказывается, что границы стремятся перестроиться благодаря росту одного кристалла за счет дру­гого, пока граница не пройдет через атомы примесей.

4. Дислокации

Если монокристалл или поликристаллический плот подвер­гается сжатию, растяжению или другой деформации, его поведе­ние очень похоже на поведение металлов, на которые действует напряжение. До известного предела модель находится в области упругой деформации. За этой границей модель начинает сколь­зить вдоль одного из трех равноправных направлений, вдоль плотно упакованных рядов. Скольжение происходит за счет пере­хода пузырьков в одном ряду над пузырьками соседнего ряда на расстояние, равное промежутку между соседними пузырьками. Очень интересно наблюдать за этим процессом. Движение вдоль всего ряда не одновременное, начинается оно на одном конце с появления «дислокации», где в рядах по одну сторону линии скольжения в одном месте оказывается на один пузырек больше, нежели в рядах по другую сторону. Эта дислокация затем пробегает вдоль линии скольжения от одного конца кристалла до другого; в результате происходит проскальзыва­ние на одно «межатомное» расстояние. Процесс такого рода предположили Орован, Поляни и Тэйлор для объяснения малости силы, вызывающей пластическое скольжение в металлических структурах. В теории, выдвинутой Тэйлором для объ­яснения механизма пластической деформации кристаллов, рас­сматривается взаимодействие и равновесие таких дислокаций. Пузырьки дают поразительную иллюстрацию того, что, как думают, происходит в металлах. Иногда дислокации дви­жутся совсем медленно и на прохождение кристалла им требуется время порядка секунд; можно увидеть и неподвижные дислокации в кристаллах, напряжение в которых неодно­родно. Они выглядят как короткие черные черточки. При сжа­тии поликристаллического плота эти черточки разбегаются во всех направлениях по кристаллу.

На фиг. 6 (лист 3, стр. 286) показаны примеры дислокаций. На фиг. 6, а дислокации имеют ограниченный характер, протяги­ваясь на длину около шести пузырьков. На фиг. 6, б дислокации простираются на двенадцать пузырьков, а на фиг. 6, в влияние дислокаций можно проследить на протяжении примерно пятиде­сяти пузырьков. Большая жесткость маленьких пузырьков приводит к более длинным дислокациям. Изучение любой массы пузырьков показывает, однако, что для каждого раз­мера пузырьков не существует стандартной длины дислокаций. Она зависит от природы напряжений в кристалле. Границу между двумя кристаллами с осями под углом 30° друг к другу (максимальный возможный угол) можно рассматривать как серию дислокаций в чередующихся рядах, и в этом случае дис­локации очень короткие. При уменьшении угла между сосед­ними кристаллами дислокации возникают в более широких интервалах и в то же время становятся длиннее, пока, наконец, не образуется единственная дислокация в большом объеме с совершенной структурой (фиг. 6).

На фиг. 7 (лист 4, стр. 287) показаны три параллельные ди­слокации. Если (следуя Тэйлору) различать положительные и отрицательные дислокации, то это положительная, отрицатель­ная и снова положительная, считая слева направо. Полоса между двумя последними имеет три лишних пузырька, что можно увидеть, если смотреть вдоль рядов в горизонтальном направлении. На фиг. 8 (лист 4, стр. 287) показана дислокация, распространяющаяся от границ зерна, что представляет собой часто встречающийся эффект. На фиг. 9 (лист 4, стр. 287) пока­зано то место, где стоят два пузырька, а не один. Это можно рассматривать как предельный случай положительной и отри­цательной дислокаций в соседних рядах, когда сжатые стороны дислокаций находятся друг против друга. Противоположный случай привел бы к возникновению дырки, т. е. одного пу­зырька не хватало бы там, где встречаются дислокации.

¹) G. I. Т а у 1 о г, Ргос. Roy. Soc., A145, 362 (1934).

¹) W. L. Bragg, Journ. Sci. Instr., 19, 148 (1942).