9.6. Смешанные дислокации и их движение

Дислокация не может закончиться внутри кристалла, не соединяясь с другой дислокацией. Это следует из того, что граница зоны сдвига всегда является замкнутой линией. Часть этой гра­ницы может проходить по внешней поверхности кристалла. Следовательно, линия дислокации должна замыкаться внутри кристалла или оканчиваться на его поверхности. Здесь возможны самые разнообразные варианты.

Рис. 9.14. Краевые и винтовые дислокации образуют одну не­прерывную ломаную (а) или плавную (б) линию внутри кристалла. Плавная линия содержит также участки смешан­ной ориентации

На рис. 9.14, а линия дислокации состоит из прямых участков краевой и винтовой ориентации, перпендикулярных и параллель­ных вектору сдвига соответственно. Это частный случай.

В более общем случае в плоскости скольжения линия дислока­ции —кривая (рис. 9.14,6). Отдельные малые участки этой кривой имеют краевую или винтовую ориентацию, но большая ее часть не перпендикулярна и не параллельна вектору сдвига; в послед­нем случае мы имеем дело с дислокацией смешанной ориентации, которая в макро масштабе является плоской кривой.

Рис. 9.15. Сдвиг, создавший смешанную дислока­цию АС

Рассмотрим схему атомного строения кристалла со смешанной дислокацией. На рис. 9.15 линия АС ограничивает внутри кри­сталла зону сдвига АВС. Заштрихована ступенька, образовав­шаяся на передней грани кристалла при сдвиге верхней его части относительно нижней по площади АВС. Расположение атомов вдоль линии АС показано на рис. 9.15, где плоскость чертежа является плоскостью скольжения; черные кружки обозначают атомы под этой плоскостью, а белые — над ней. Вблизи точки А на участке АА' дислокация параллельна вектору сдвига и, следо­вательно, имеет винтовую ориентацию. Вблизи точки С дислокация перпендикулярна вектору сдвига и, следова­тельно, имеет краевую ориентацию. Вблизи точки С в верхней части кристалла (над плоскостью чертежа) имеется сгущение вертикальных атомных плоскостей и экстраплоскость.

Рис. 9.16 Расположение атомов в области смешанной дислокации. Схема получена при рассмотрении на рис. 10 плоскости АВС со стороны верхней грани кристалла

В отличие от рис.9.2, где мы смотрим на экстраплоскость с ее торца, на рис. 9.15 экстраплоскость рассматривается сверху. Здесь она видна в виде цепочки светлых кружков СС', внутри которых нет черных кружков. Эта цепочка атомов является краем экстраплоскости. Вблизи точки C^/ экстраплоскость искривляется и соединяется с вертикальной плоскостью, находящейся под плоскостью сколь­жения, т. е. экстраплоскость здесь перестает быть неполной атомной плоскостью (экстраплоскостью), и дислокация теряет краевую ориентацию. В промежутке между чисто краевым участ­ком вблизи точки С и чисто винтовым вблизи точки А дислокация имеет смешанную ориентацию, промежуточную между краевой и винтовой. Под действием приложенных касательных напряжений τ зона сдвига, заштрихованная на рис. 16, расширяется. Участок дисло­кации с чисто краевой ориентацией вблизи точки С скользит в направлении приложенной силы, а участок с чисто винтовой ориентацией вблизи точки А—перпендикулярно этому направле­нию. Когда вся линия смешанной дислокации выйдет на внешние грани, верхняя часть кристалла окажется сдвинутой относительно нижней в направлении действующих касательных напряжений на один период решетки. Ясно, что в общем случае отдельные участки смешанной дислокации выходят на поверхность кристалла неодновременно.

Рис. 9.17. При скольжении смешанной дислокации АС через весь кристалл верхняя часть его сдвинулась относи­тельно нижней на одно меж­атомное расстояние

На рис. 9.17,б и 9.18 линия смешанной дислокации оканчивается на гранях кристалла. Но она может образовывать и замкнутые плоские петли внутри кристалла. Отдельные участки дислокацион­ной петли имеют чисто краевую или чисто винтовую ориентацию, а большая часть — смешанную ориентацию.

Плоская петля смешанной дислокации, как и любая дислока­ция, является границей зоны сдвига. Если вектор сдвига нахо­дится в плоскости петли, то петля отделяет область плоскости скольжения внутри нее, где сдвиг уже прошел, от области, лежа­щей вне петли и еще не охваченной сдвигом. Скольжение разви­вается при расширении петли. Возможен и противоположный случай, когда область, где сдвиг уже прошел, находится вне петли дислокации. Скольжение в этом случае развивается при сужении петли. Дислокационные петли играют важную роль в процессах пластической деформации.

Из-за наличия участков с винтовой ориентацией дислокацион­ная петля может совершать поперечное скольжение. На рис. 9.18,а показана дислокационная петля, распространявшаяся в плоскости (111) г.ц.к. решетки. Участок петли вблизи точки т, имеющий винтовую ориентацию, из-за встречи с препятствием в плоскости (111) или по другой причине может «соскользнуть» по плоскости поперечного скольжения (111), находящейся под углом к перво­начальной плоскости скольжения (рис. 9.18,б). Затем участок петли с винтовой ориентацией способен из плоскости (111) перейти в атомную плоскость, параллельную первоначальной плоскости скольжения (рис. 9.18, в). Многократное повторение этого процесса является множественным поперечным скольжением. В результате петля смешанной дислокации перестает быть плоской. Так как винтовая дислокация легко переходит из одной плоскости в другую, то в общем случае и линия смешанной дислокации и поверхность скольжения не лежат в одной плоскости.

Рис. 9.18 Поперечное и двойное поперечное скольжение петли смешанной дислокации в г.ц.к. решетке.