Дислокации в кристаллах геометрия

В работе [297] развита теория напряжений Пайерлса для движения винтовых дислокаций в о. ц. к. металлах. Геометрия кристалла приводит к высоким значениям напряжения Пайерлса. Рассчитанное из потенциальной энергии недиссоциированной винтовой дислокации напряжение составляет величину —0,05(3, что на порядок больше принятой для о. ц. к. переходных металлов. Вместе с тем силы Пайерлса для случая краевой дислокации в о. ц. к. и г. ц. к. кристаллах, по-видимому, значительно не отличаются. Как показано электронномикроскопическим исследованием [19], доминирующую роль при деформации в о. ц. к. металлах играют винтовые дислокации. Вероятно, особенности поведения о. ц. к. металлов, в частности хладноломкость, связаны со сложным влиянием сил Пайерлса и примесей внедрения на движение дислокаций [6, 297]. [c.288]

Для пластической деформации скольжением и двойникованием общим являются их дислокационный механизм и однородность деформации. Геометрия и дислокационная модель скольжения объясняют поворот осей кристалла в процессе деформации. Теория пересечения двойника скользящей дислокацией — перегибы на двойниковой границе и ее искажение, при этом общим здесь является однородность деформации по всему кристаллу во время скольжения или в двойниковой прослойке при двойниковании. Однако в деформированных кристаллах распределение дислокаций неравномерное, а возникающие дислокационные сетки и субграницы при избытке дислокаций одного знака приводят к микроскопической неоднородности, создавая локальную разориентировку, достигающую нескольких градусов. При простейших видах деформации (растяжение, сжатие) возникают значительные разориентировки. Для неоднородных и неравномерных полей напряжений и деформаций в макромасштабе (прокатка, кручение, изгиб, прессование и т. п.) появление существенной разориентировки неизбежно. [c.148]

Несмотря на то что процесс упрочнения в ОЦК- и ГЦК-кристаллах во многом очень похож, геометрия скольжения двух кристаллических решеток значительно различается. Поскольку в ОЦК-металлах в области низких температур особую роль играют винтовые дислокации и процессы поперечного скольжения, авторы [271] при обобщении полученных результатов предположили, что три стадии упрочнения монокристаллов с ОЦК-решеткой являются третьей стадией упрочнения для металлов с ГЦК-решеткой. Этот вывод подтверждается наложением кривых деформации в приведенных координатах t/G — е для ОЦК-металлов (Nb, Fe) во второй и третьей стадиях на третью стадию упрочнения ГЦК-металлов (N1, Си). [c.113]

При очень тщательном устранении поврежденного поверхностного слоя удается, как указывалось ранее, достигнуть прочности хрупких материалов (стекла, сапфира, кремния), близкой к теоретической. Тем не менее вряд ли хрупкие высокопрочные материалы найдут широкое применение в практике, так как всегда есть опасность потери прочности из-за случайного повреждения поверхности. Однако если из хрупкого материала, например стекла или кварца, получить нити и связать их пластичной матрицей, то можно одновременно обеспечить высокую прочность и высокое сопротивление хрупкому разрушению. В данном случае задача решается благодаря геометрии волокон в тонких нитях трещины либо очень короткие, если они расположены поперек волокон, либо безопасны, если ориентированы вдоль волокон если одно или несколько волокон порвется, то нагрузка перераспределится на другие волокна и материал не разрушится. Таким образом, возможное решение противоречивой задачи хрупкость — пластичность — это композиционные материалы, состоящие из пластичной матрицы и высокопрочного наполнителя (принцип стеклопластиков). Поскольку в волокнах подвижные дислокации не нужны для создания высокого сопротивления распространению трещин, то целесообразно использовать волокна хрупких, высокопрочных материалов. В табл. 35—37 приведены данные о прочности некоторых нитевидных кристаллов — естественных, стеклянных, кварцевых волокон, а также прочность некоторых видов поликристаллической металлической проволоки при комнатной температуре. [c.351]

Тот факт, что наличие пластичной прокладки на торцах деформируемого образца не удаляет полностью неоднородность распределения ямок травления на поверхности, свидетельствует в пользу того, что за их природу ответственны не только чисто поверхностные концентраторы (микровыступы, рельеф поверхности и т.п.),но и другого типа источники, которые находятся в объеме деформируемого кристалла. Если это предположение справедливо, то,по-видимому,указанные фигуры травления можно обнаружить не только на торце, но и на боковой поверхности деформированного образца. Действительно, металлографические данные па Ge, представленные на рис. ПО и 111, полностью подтверждают сделанное предположение. Более того, из рассмотрения рис. 110 четко видно, что наряду с явно гетерогенным зарождением дислокаций вблизи выявленных ранее травлением ямок на ростовых дислокациях, появившиеся четкие пирамидальные и с менее четкой объемной геометрией ямки расположены строго упорядоченно по горизонтальным линиям (см. рис. ПО, б), что, по-видимому, также свидетельствует в пользу их гетерогенного зарождения на ростовых неод породностях исходной структуры выращенного кристалла. [c.182]

Сила, действующая на дислокационную линию со стороны приложенных напряжений, легко вычисляется, особенно для геометрии, показанной на фиг. 138. Пусть кристалл имеет форму куба с ребром L и параметром решетки а, и пусть приложенное напряжение (сила на единицу поверхности) есть о. Тогда, если / — сила на единицу длины дислокационной линии (величина, которую мы хотим найти), то работа, совершаемая линией при движении ее через весь кристалл, будет а работа должна быть также равна работе приложенного напряжения, когда верхняя половина кристалла сдвигается на одно межатомное расстояние, т. е. aL a. Следовательно, / = аа и не зависит от размеров кристалла. Видно, что эта сила направлена перпендикулярно дислокационной линии и лежит в плоскости скольжения. Аналогичным образом, если известна полная атомная кинетическая энергия и скорость движе ния дислокации, можно определить динамическую массу на единицу длины дислокационной линии, а следовательно, уже можно обсуждать и динамику дислокации. [c.504]

Представляют большой интерес результаты исследования влияния примесей на плотность дислокаций в кристаллах, выращенных из расплава. При избирательной кристаллизации кристалл в процессе роста постепенно обогащается примесью, что приводит к увеличению плотности дислокаций. Это явление наблюдали при выращивании кристаллов А1. Д. Е. Овсиенко ссылается на исследование В. А. Тиллера, в котором дан механизм локальной микросег >егац и примеси. Захват примесей растущим кристаллом связан с геометрией грани и происходит неравномерно, в результате чего возникают напряжения из-за различия в па >ам трах решеток. [c.72]

Разновидность оптического метода использовал Амелинкс [54 [, исследовавший дислокации в прозрачных кристаллах поваренной соли. Дислокационные линии были окружены атомами натрия. Метод позволяет использовать кристаллы галлоидных соединений, например, бромистого серебра, в котором на дислокационных линиях концентрируется коллоидное серебро, которое затем делают видимым фотохимическими методами (рис. 71). Перед исследованием дислокаций в кристаллах бромистого цезия и каменной соли поверхность кристаллов покрывали хлорным золотом. При последующем нагревании кристаллов в вакууме в зонах дислокаций выпадало коллоидное золото. Дислокационные линии наблюдались при ультрамикроскопическом освещении ртутной лампой. Переч [сленными оптическими. методами были, например, исследованы характер распределения дислокаций внутри кристаллов и геометрия сеток дислокаций. [c.80]

Изучение структурных и энергетических закономерностей пластической деформации в приповерхностных слоях материалов в сравнении с их внутренними объемными слоями имеет важное значение для развития теории и практики процессов трения, износа и схватывания. При этом следует отметить, что. поверхностные слои кристаллических материалов имеют, как правило, свои специфические закономерности пластической деформации. Так, например, в работе [11 при нагружении монокристаллов кремния через пластичную деформируемую среду силами контактного трения было найдено, что в тонких приповерхностных слоях на глубине от сотых и десятых долей микрона до нескольких микрон величины критического напряжения сдвига и энергии активации движения дислокаций значительно меньше, чем аналогичные характеристики в объеме кристалла. Было также показано [2], что при одинаковом уровне внешне приложенных напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил изображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. Поэтому поверхностные источники генерируют значительно большее количество дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичной конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Высказывалось также предположение, что облегченные условия пластического течения в приповерхностных слоях обусловлены не только большим количеством легкодействующих гомогенных и различного рода гетерогенных источников сдвига [3], но и различной скоростью движения дислокаций у поверхности и внутри кристалла [2]. Аномальное пластическое течение поверхностных слоев материала на начальной стадии деформации может быть обусловлено действием и ряда других факто-зов, например а) действием дислокационных сил изображения 4, 5] б) различием в проявлении механизмов диссипации энергии на дислокациях, движущихся в объеме кристалла и у его поверхности причем в общем случае это различи е, по-видимому, может проявляться на всех семи фононных ветвях диссипации энергии (эффект фононного ветра, термоупругая диссипация, фонон-ная вязкость, радиационное трение и т. д.) [6], а также на электронной [71 ветви рассеяния вводимой в кристалл энергии в) особенностями атомно-электронной структуры поверхностных слоев и их отличием от объема кристалла, которые могут проявляться во влиянии поверхностного пространственного заряда и дебаевского радиуса экранирования на вели- [c.39]

Действие сил зеркального отображения, которые весьма существенно влияют на характер перераспределения и релаксации дислокационной структуры в тонких металлических пленках толщиной порядка ста и более нанометров (именно это обстоятельство и является в настоящее время наиболее серьезным недостатком прямого физического метода исследования структурных дефектов в кристаллах). Кроме того, как показал теоретический анализ, при одинаковом уровне внешних напряжений по поперечному сечению кристалла в радиусе действия дислокационных сил отображения эффективное напряжение сдвига значительно выше, чем внутри кристалла. В связи с этим поверхностные источники генерируют значительно большее число дислокационных петель и на большее расстояние от источника по сравнению с объемными источниками аналогичных конфигурации и геометрии при одинаковом уровне внешних напряжений. Поскольку скорость движения дислокаций является функцией эффективного напряжения сдвига, то в приповерхностных слоях кристалла скорость движения дисйокацм может существенно превышать скорость их движения в объеме материала. [c.27]

Для образования когерентных зародышей наиболее выгодными местами являются участки кристаллической решетки исходной фазы, в которых при выделении затрачивается наименьшая энергия деформации (Л . ). Ими служат места расположения дислокаций, являющихся центрами внутренних искажений (напряжений). Однако пе всякие дислокации и их группы могут служить преимущественными местами образования зародышей. В первую очередь они возникают в кристаллографических плоскостях наилучшего сопряжения решеток фаз, т. е. в местах, в которых расход энергии на деформацию минимален, а на создание поверхности — ничтожен. Как показывают многочисленные исследования кристалло-геометрии и структурных особенностей мартенситных превращений, наиболее благоприятными местами образования когерентных зародышей являются плоскости скольжения, двойники, границы блоков, субзерен и зерен с малыми углами разориентировки (последние представляют собой ряды отдельных дислокаций или их скоплений, между которыми имеются области 1еискаженной решеткрт). Ширина таких границ мала (порядка 10—30 А). Образование когерентных зародышей на границах зерен с большими углами, несмотря на более высокий уровень свободной энергии в них, происходит реже из-за высокой степени искажений (плотности дислокаций), препятствующей легкому установлению когерентности мея ду решетками зародыша и исходной фазы. Границы с большим углом значительно шире, а плотность дислокаций настолько велика, что их индивидуальные свойства и особенности теряются. В отличие от границ с малым углом границы с большим углом представляют собой непрерывную область неупорядоченного строения атомов. [c.17]

В изложенной модели роста роль избыточной фазы должна проявляться независимо от того, размещена она на границах зерен или образует изолированные включения в объеме кристаллов. И в том и в другом случаях скопление дислокаций у межфазной поверхности способствует локальному оплавлению без связи с усадочными рыхло-тами. Однако локальное оплавление должно усложнять геометрию межфазной поверхности. В термоциклированных [c.124]

Авторы [515] мессбауэровским и электронно-микроскопическими методами исследовали кинетику перехода никеля в твердый ГЦК-раствор из частиц NisTi. Был обнаружен инкубационный период q и установлена линейная зависимость изменения концентрации никеля A nj при МЛ с истинной деформацией е — К е - 8q), что определяется геометрией частиц и плотностью прошедших через кристалл дислокаций. [c.322]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...