ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Напряжения, связанные с дислокациями. Энергия дислокации из "Физика твердого тела " Назовем положительной ту сторону плоскости скольжения, в которую направлен вектор п, другую сторону назовем отрицательной. Когда дислокация движется по плоскости в направлении т, часть кристалла, расположенная с положительной стороны плоскости, сдвигается на вектор Ь относительно части кристалла, находящейся с отрицательной стороны. Рассмотрим следующие два случая. [c.103] Такое движение дислокации называют скольжением, а плоскость ее движения — плоскостью скольжения. Из рис. 3.20 видно, что передвижение дислокации путем скольжения осуществляется за счет небольшой перестройки атомов вблизи линии дислокации (в плохом материале). [c.103] В этом случае двил ущаяся дислокация оставляет за собой либо вакансии, либо междоузельные атомы в зависимости от знака компоненты Ь, параллельной вектору п. Если плотность материала в плоскости перемещения сохраняется, то движение дислокации обязательно сопровождается переносом вещества к этой плоскости (или от нее) за счет диффузии атомов (рис. 3.21), Такое движение называют переползанием, так как при движении дислокация переползает из своей истинной плоскости скольжения, определяемой условием (пЬ = 0). Переползание дислокаций играет важную роль при высоких температурах, когда высока диффузионная подвижность атомов. [c.104] При образовании дислокации в кристалле формируется и вокруг дислокации создается пряжений. Поле напряжений вокруг краевой достаточно сложный вид. По одну сторону от ния, там, где имеется лишняя полуплоскость (см. рис. 3.9), расстояние между атомами уменьшено, т. е. атомы испытывают действие сжимающих напряжений. По другую сторону расстояние между атомными рядами увеличено по сравнению с неискаженным кристаллом, т. е. имеются растягивающие напряжения. Это локальное расширение получило название дилатации. Более простой вид имеет поле напряжений вокруг винтовой дислокации. [c.105] что поле напряжений прямолинейной дислокации имеет дальнодействующий характер, спадая, как г . На расстоянии (10 —10 )й от линии дислокации напряжения составляют величину - (10- —10 ) G. Как мы видели, при таких напряжениях дислокации уже могут двигаться. Таким образом, если на расстоянии — (10 —W)b от дислокации находится другая дислокация, то под действием напряжений, созданных первой дислокацией, вторая может начать скольжение. Другими словами можно сказать, что между дислокациями существует сильное упругое взаимодействие. Из рис. 3.23 легко понять, например, что две краевые дислокации, расположенные в одной плоскости скольжения, отталкиваются, если они одноименные, и притягиваются, если они разноименные. [c.105] Две винтовые дислокации с одинаковым вектором Бюргерса Ь, но противрпо-ложного знака, движущиеся в одной плоскости скольжения, также взаимно уничтожаются. [c.106] 43) следует, что при г- 0 напряжения стремятся к бесконечности, т. е. в центре дислокации не выполняется закон Гука. Здесь для определения поля напряжений нужно пользоваться дискретной атомной моделью. Область вокруг линии дислокации, в которой не применима линейная теория упругости, называют ядром дислокации. Радиус ядра дислокации го Ь. [c.106] Предполагая, как и раньше, что кристалл ведет себя как упругое тело, вычислим энергию дислокации. При этом воспользуемся моделью винтовой дислокации, изображенной на рис. 3.22. Чтобы произвести смещение краев разреза (см. рис. 3.22), необходимо приложить силы, распределенные по поверхности этого разреза. Очевидно, что энергия дислокации Ed равна работе, совершенной этими силами для создания смещения Ь, т. е. [c.106] При малой толщине каждой трубки ее геометрическая форма не имеет особого значения для расчета силы, препятствующей сме- [ щению. Эта сила не изменится, если развернуть тонкостенную трубку в плоскую пластину (рис. 3.25). [c.107] Сила F в (3.44) представляет собой среднее значение силы f -и составляет половину значения f при смещении Ь, т. е. [c.107] Здесь I — длина дислокации го — радиус ядра дислокации. При известных значениях го и I энергия дислокации зависит от предела интегрирования R по координате г. Энергия одной отдельной дислокации в бесконечном кристалле также бесконечно велика. Однако в реальных кристаллах плотность дислокаций достаточно велика, так что среднее расстояние между дислокациями составляет около 10 межатомных расстояний. В случае хаотического распределения дислокаций их взаимодействие приводит к взаимной компенсации упругих деформаций возле каждой дислокации. Таким образом, упругие деформации снимаются на расстояниях, примерно равных среднему расстоянию между дислокациями, т. е. можно считать R lO b. [c.107] При обсуждении точечных дефектов мы видели, что их концентрация сильно зависит от термодинамической температуры -—ехр [—Е/ квТ) ). Одним из важнейших свойств дислокаций является то, что их количество от температуры не зависит. Это связано с тем, что энергия образования дислокаций очень велика и фактор Больцмана ехр [— /(йв ) ] при нормальных температурах не играет существенной роли. Плотность дислокаций в кристаллах зависит, в основном, от его предшествующей истории, т. е. метода выращивания, механической обработки и т. п. [c.108] Вернуться к основной статье