Дислокации в кристаллах винтовые

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]

Винтовые дислокации играют большую роль при выращивании кристаллов из паров, растворов или расплавов. Ступенька, образующаяся при выходе винтовой дислокации на поверхность кристалла, может непрерывно захватывать осаждающиеся на поверхности растущего кристалла атомы или ионы. Большинство дислокаций в кристаллах представляет собой совокупность краевых и винтовых типов. [c.47]

Различают два предельных вида дислокаций краевые и винтовые. Краевые дислокации могут быть образованы цепочкой вакансий или межузельных атомов и характеризуются появлением незавершенной добавочной атомной плоскости (экстраплоскости). Наиболее простой и наглядный способ образования краевой дислокации в кристалле — сдвиг (рис. 9). [c.33]

Со свободной поверхностью кристалла винтовая или краевая дислокация взаимодействует так же, как и с зеркально расположенной относительно этой поверхности дислокацией противоположного знака (рис. 2.14). Именно при таком взаимном расположении дислокации в кристалле в плоскости симметрии поля напряжений полностью компенсируют друг друга, что соответствует условиям на свободной от напряжений поверхности кристалла. Следовательно, свободная поверхность кристалла притягивает и винтовую и краевую дислокации, а после выхода их на поверхность потенциальная энергия кристалла уменьшается. [c.87]

Помимо краевых дислокаций в кристаллах могут образовываться и винтовые дислокации (рис. 1.7). [c.11]

Дислокации в кристаллах редко бывают чисто краевыми или чисто винтовыми. Криволинейные дислокации имеют, как правило, смешанный характер. Дислокационная линия не может оборваться внутри кристалла, а либо выходит на свободную поверхность, образовав на ней ступеньку, либо замыкается на себя, образуя петлю (рис. 1.10). [c.29]

Если дислокация является краевой, то, поскольку по обе ее стороны кристалл локально повернут в различных направлениях по отношению к отражающему положению, максимальный контраст появляется только по одну сторону от центра дислокаций. В случае винтовой дислокации, когда атомы выше и ниже центра дислокации смещены друг относительно друга, между электронными волнами, рассеянными этими атомами, возникает сдвиг фаз. То же наблюдается и на дефектах упаковки. [c.77]

При кристаллизации наращивание очередного слоя атомов становится возможным благодаря одновре.менному присоединению свободного атома с двух сторон у имеющихся в кристалле винтовых ступенек, показанных на рис. 68, а. Такие ступеньки могут существовать только при наличии винтовых дислокаций. Если теперь предположить, что в процессе роста кристалла ступенька, 7() [c.76]

По.мимо краевых дислокаций в кристаллах могут образовываться и винтовые дислокации (рис. 24). Винтовые дислокации [c.57]

Рис. 3.10. Краевая а) и винтовая (б) дислокации в кристалле

Вектор Бюргерса. Произвольную дислокацию можно считать состоящей из отрезков, имеющих краевую и винтовую компоненты, Бюргере показал, что в наиболее общей форме линейную систему дислокаций в кристалле можно описать, исходя из схемы типа приведенной на рис. 20.9. Рассмотрим расположенную внутри кристалла произвольную замкнутую кривую (не обязательно плоскую) или незамкнутую кривую, оба конца которой выходят на поверхность кристалла, а) Произведем сечение кристалла некоторой простой поверхностью, опирающейся на эту кривую, б) Сместим вещество, находящееся по одну сторону поверхности, на расстояние Ь относительно вещества, находящегося по другую сторону. Вектор Ь называется вектором Бюргерса. в) В областях, где вектор 6 не параллелен секущей поверхности, это относительное смещение должно приводить либо к образованию зазора, либо к перекрытию областей, образовавшихся после смещения. В первом случае вещество следует добавить, чтобы заполнить зазор, во втором — убрать часть ма- [c.698]

Рнс. 10.7. Схема, поясняющая краевую и винтовую дислокации а) идеальный кристалл в виде семейства атомных плоскостей б) кристалл с краевой дислокацией в) кристалл с винтовой дислокацией. [c.263]

Кроме того, на поверхности реальных тел, имеющих кристаллическое строение, на гранях растущего кристалла непрерывно возникают различные дефекты поверхности (ступени, выступы) в виде винтовых дислокаций или недостроенных атомных поверхно- [c.441]

Вследствие смещения одной части атомных рядов кристалла по отношению к другой под влиянием сдвиговых напряжений т в кристалле у вершины смещения образуется винтовая дислокация (рис. 12.36). [c.471]

Точечные дефекты и примесные атомы взаимодействуют также и с винтовыми дислокациями. В большинстве реальных кристаллов в силу анизотропии искажения, создаваемые дефектами, являются несимметричными. Это и приводит к взаимодействию их со скалывающими напрял ениями вокруг винтовой дислокации. Таким образом, разница между винтовой и краевой дислокациями в этом от-нощении не так велика, как может показаться сначала. [c.109]

В отличие от перераспределения дислокаций в изогнутом кристалле сложная полигонизация включает в себя не только консервативное скольжение и переползание, но и поперечное скольжение винтовых дислокаций. [c.306]

В зависимости от того, перпендикулярен вектор Бюргерса к оси дислокации или параллелен ей, различают краевые (прямолинейные) и винтовые дислокации. Из-за наличия линейного натяжения дислокации не могут обрываться внутри кристалла, они выходят обоими концами на боковые поверхности кристалла или закрепляются внутри кристалла на атомах примесей или других включениях. В общем случае дислокации внутри кристалла представляют собой замкнутые кривые, называемые дислокационными петлями. Механические напряжения в области, охватываемой дислокационной петлей, больше, чем вне ее. Дислокации под действием механического напряжения перемещаются внутри кристалла. Внешне движение их аналогично движению в среде с трением. Чтобы вызвать перемещение дислокаций необходимо приложить некоторое начальное усилие для снятия дислокации с барьера, на котором она обычно закреплена. [c.369]

Рис. 3. Геликоидальная атомная поверхность в кристалле с винтовой дислокацией, расположенной вдоль линии АВ.

Типичный вид поверхности разрушения сколом представлен на рис. 5.1, а (см. вклейку). Характерной особенностью скола служит ступенька, являющаяся результатом объединения трещин скола, лежащих на разных уровнях в кристалле. Образование нескольких трещин скола возможно при преодолении трещиной препятствий границ кручения зерен (рис. 5.1, б), винтовых дислокаций, частиц второй фазы, двойников, а также в результате скола по другим плоскостям [385]. На краевых дислокациях и границах наклона не зарождаются новые трещины трещина лишь изменяет свой наклон. [c.190]

Анализ ангармонического расширения [34] показывает, что чисто гидростатическое давление и напряжения любого вида (в том числе касательные) вызывают дилатацию, пропорциональную запасенной энергии. Следовательно, в случае и краевых, и винтовых дислокаций дилатация, обусловленная ангармоническими членами, пропорциональна энергии дислокации AWV W. Отсюда расчеты дают оценку увеличения объема А У ЗЬ /2 на отрезке длиной Ъ (вектор Бюргерса) вдоль дислокаций, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными измерения дилатация в сильно деформированных металлах [6]. Хотя средняя по кристаллу величина дилатации невелика, локальные значения дилатации при краевых дислокациях (в отличие от винтовых) достигают большой величины, так что на этих дислокациях возникает электрический диполь [35] вследствие перераспределения электронов проводимости, обусловленного изменением гидростатического давления в окрестности дислокации [5]. Локальное возмущение самосогласованного поля свободных электронов, вызываемое появлением потенциала деформации с нарушением локальной электронейтральности, должно оказать влияние на различные физические процессы в крис-сталЛе [5]. В случае же винтовой дислокации гидростатическое давление связано только с ангармоническим расширением и мало [6]. [c.45]

ДИАМАГНЕТИЗМ <возникновение в веществе (диамагнетике) намагниченности, направленной навстречу внешнему (намагничивающему) полю Ландау — диамагнетизм, вызванный движением свободных электронов вещества по спиральным квантовым орбитам под воздействием) внешнего магнитного поля ДИСЛОКАЦИЯ <—дефект кристалла, представляющий собой линию, вдоль и вблизи которой нарушено правильное расположение атомных плоскостей винтовая — дислокация, моделью которой может служить атомная плоскость, имеющая вид пологой винтовой лестницы краевая — дислокация, моделью которой может служить оборванная внутри кристалла атомная плоскость) ДИСПЕРГИРОВАНИЕ— тонкое измельчение твердых тел или жидкостей, приводящее к образованию дисперсных систем [c.229]

Кроме краевых различают еще винтовые дислокации. На рис. 12 показана пространственная модель винтовой дислокации— это прямая линия ЕР (рис. 13), вокруг которой атомные плоскости изогнуты по винтовой поверхности. Обойдя верхнюю атомную плоскость по часовой стрелке, приходим к краю второй атомной плоскости и т. д. В этом случае кристалл можно представить как состоящий из одной атомной плоскости, закрученной в виде винтовой поверхности (рис. 13). Винтовая дислокация так же, как и краевая, образована неполным сдвигом кристалла по плос- [c.20]

В растущем кристалле всегда имеются дислокации. В месте выхода на поверхность винтовой дислокации имеется ступенька, к которой легко присоединяются атомы, поступающие из жидкости (рис. 23, б). Винтовые дислокации ведут к образованию на поверхности кристалла спирален роста высотой от одного до нескольких тысяч атомов. Спиральный рост экспериментально обнаружен при изучении роста монокристаллов магния, кадмия, серебра и других металлов. В этом случае образование двумерного зародыша не требуется. [c.30]

В реальных кристаллах возникновение вакансий существенно облегчается из-за наличия других дефектов. Например, вакансии могут возникать при движении порогов на дислокациях, при пересечении винтовых и в некоторых случаях при движении краевых дислокаций. Источником вакансий могут служить макроскопические дефекты — границы зерен и блоков, трещины, поры и т. д. Эффективным источником и стоком вакансий служит поверхность кристалла. [c.47]

В действительности кристаллизация происходит так, как будто в течение всего процесса на поверхности имеется источник ступеней, на которые садятся атомы кристаллизующегося вещества. Согласно теории Франка [145], кристаллизация облегчается благодаря тому, что реальный кристалл не состоит из параллельно лежащих одна над другой плоскостей его скорее можно представить в виде одной плоскости, закрученной в виде геликоида. Ступенька — выход на грань кристалла винтовой дислокации (рис. 65)—не залечивается ни адсорбцией атомов на поверхности, ни диффузией их к. этой ступеньке. [c.181]

Устойчивость полигональных образований дополнительно возрастает благодаря взаимодействию границ субзерен с примесными атомами и дисперсными частицами. Винтовая дислокация в железе может связать 7% (ат.) С [163]. Краевая дислокация связывает в два раза меньшее количество углерода, поскольку в первом случае сегрегация возможна вокруг всего дефекта, а во втором — только по одну сторону от плоскости скольжения. Энергия взаимодействия (изменение упругой энергии при переходе атома углерода из середины кристалла в ядро дислокации) в обоих случаях одинакова. Когда атомы углерода полностью связаны, энергия уменьшается на 20% для винтовых дислокаций и на 10% для краевых при Т = 0° К. С повышением температуры выигрыш в энергии становится меньше, а тепловая энергия — больше энергии взаимодействия примесных атомов с дислокациями. [c.198]

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]

На фиг. 11,6 дано схематическое изображение выхода винтовой дислокации на грань кристалла по Франку, который отмечает, что движение винтовых дислокаций в атомно-кристаллической решетке менее ограничено, чем линейных. [c.26]

В работе [199] в одномодовом приближении определены критические условия возникновения ячеистой структуры в модельной системе случайно размещенных винтовых дислокаций. Ячеистая структура рассматривается как диссипативная, возникающая вследствие сильной нелинейности в соотношении между истинным напряжением S, действующим на дислокацию, и ее скоростью ) = >o(S/G)", где п, "Do — константы материала. Теоретически показано, что рост средней плотности дислокаций в кристалле приводит к монотонному увеличению волнового числа субструктуры. Получены оценки минимальной плотности дислокаций, необходимой для образования ячеистой структуры. Так, для поликристаллической меди при 20°С соответстйующая минимальная плотность дислокаций составляет (1,1 1,2) 10 см 2 (экспериментальное значение 1,2 10 смг- ). [c.111]

Термоактивационный анализ кинетики микропластической деформации в монокристаллах Мо. Скоростная зависимость деформирующих напряжений, из которой определялась величина активационного объема, снимались экспериментально на монокристаллах Мо в области микро- и макротекучести. Полученные данные представлены на рис. 87, 88. Видно, что на псевдоупругой стадии деформирования в области микротекучести изменение скорости деформации от j = 1,67 10 с до 62 = = 1,67 10 с приводит к явному появлению дефекта модуля (изменения угла наклона кривой а — е, отмеченные стрелками). При обратном переходе от ёз к i наблюдается уменьшение деформирующего напряжения Да, причем как величина дефекта модуля, так и Дст растут с увеличением степени деформации и величины приложенных напряжений, что свидетельствует о протекании термоактивированных процессов движения дислокаций в кристалле Мо при напряжениях, намного меньших макроскопического предела текучести, и коррелирует с имеющимися литературными данными для ОЦК-металлов [85, 86, 362, 363, 484-489]. Так, в работах [362, 363] было обнаружено следующее движение винтовых дислокаций в системе 112 < 11 Г> начинается при очень малых напряжениях сдвига т = 25—35 гс/мм дислокации движутся при этом с весьма большой скоростью V > 1 см/с для размножения свежевведенных дис-148 [c.148]

Для представления винтовых дислокаций в кристалле осуществляют сдвиговое смещение сторон 1 еликоидального разреза, например сдвигают шары 1 ч 2 в направлении оси С каркаса навстречу друг другу (рис. 32). Сдвиг происходит из-за внутреннего вращения относительно связей, соединяющих соседние молекулы, и сопровождается образованием лево- или право-в1 нтсвой дислокации. [c.58]

ДИСЛОКАЦИИ в кристалла х— дефекты кристалла, представляющие собой лршии, вдоль или вблизи к-рых нарушено характерное для кристалла правильное расположение атомных плоскостей. Простейшими видами Д. являются краевая и винтовая Д. (рис. 1). Если одна из кристаллографических [c.116]

Рост кристалла значительно облегчается тем, что грани его не представляют идеально ровных плоскостей. На гранях растущего кристалла всегда имеются различные дефекты поверхности в виде ступенек и выступов, на которых легко удерживаются новые атомы, поступающие из жидкости. В этом случае рост кристалла может протекать даже без образования двумерного зародыша. В растущем кристалле всегда имеются дислокации. В месте выхода на поверхность винтовой дислокации имеется ступенька, к которой легко присоединяются атомы, поступающие из жидкости (рис. 21, б). Винтовые дислокации ведут к образованию на поверхности кристалла спиралей роста высогой от одного до нескольких тысяч атомов. Спиральный рост экспериментально обнаружен при изучении роста монокристаллов магния, кадмия, серебра и других металлов. [c.34]

При приближении дислокации к свободной поверхности энергия деформации кристалла уменьшается, так как свободная поверхность не вызывает напряжений, которые препятствовали бы перемещению дислокации. Чем меньше расстояние от свободной поверхности до дислокации, тем меньше энергия дислокации и больше ее притяжение к свободной поверхности. Поэтому дислокация будет притягиваться к поверхности до тех пор, пока она не выйдет на поверхность, при этом образуется ступенька в одно межатомное расстояние. Сила притяжения дислокации к свободной поверхности кристалла аналогична силе, с которой в бесконечном кристалле на нее действует воображаемая дислокация противоположного знака, соответствующим образом ориентированная по отношению к поверхности. В случае винтовой дислокации, приближащейся к плоской поверхности, воображаемая дислокация есть зеркальное отражение исходной дислокации от поверхности кристалла. В этом случае силу, притягивающую дислокацию к поверхности, называют силой изображения. В частности, если винтовая дислокация параллельна свободной поверхности и лежит на расстоянии г от нее, то сила изображения на единицу длины дислокации [c.52]

Широкое применение получили монокристаллические пленки, выращенные на кристаллических подложках и имеющие решетку, определенным образом ориентированную относительно решетки подложки. Такой ориентированный рост пленок называют эпитаксией, а сами пленки — эпитаксиальньши. Выращивание пленок из того же вещества, из которого состоит кристалл подложки, называют автоэпитаксией, выращивание из другого вещества — гетероэпитаксией. Для того чтобы был возможен эпитаксиальный рост пленки, необходима определенная степень соответствия кристаллической структуры материалов пленки и подложки. Иными словами, равновесные расстояния между атомами и их взаимное расположение в кристаллах пленки и подложки должны быть близкими. Кроме того, чтобы атомы в зародышах могли выстроиться в правильную структуру, они должны обладать достаточно высокой поверхностной подвижностью, что может быть обеспечено при высокой температуре подложки. Структурному совершенству зародышей способствует также низкая скорость их роста, которая достигается при малой степени пересыщения пара осаждаемого материала или его раствора (при эпитаксии из жидкой фазы). Особое значение для ориентированного роста имеют одноатомные ступеньки на подложке, заменяющие зародыши, так как на них адсорбированные атомы попадают в устойчивое состояние с высокой энергией связи. Эпитаксиальная пленка растет в первую очередь путем распространения ступенек на всю площадь подложки. Большую роль при этом играют винтовые дислокации (рис. 2.8). В простейшем случае онн представляют собой одноатомную, ступеньку, начинающуюся у оси [c.70]

Под действием сдвигающих напряжений дислокация перемещается вдоль плоскости скольжения. Для перемещения дислокации требуется меньшее касательное напряжение, так как атомы находятся в состоянии неустойчивого равновесия в решетке. Винтовая дислокация заключается в том, что часть кристаллической решетки на некотором протяжении оказывается сдвинутой на один параметр решетки относительно другой. При винтовой дислокации лишней атомной плоскости нет. Дислокации зарождаются при кристаллизации металлов и их сплавов, а также образуются в процессе пластической деформации. В процессе пластической деформации дислокации могут образоваться по механизму Франка— Рида. Сущность механизма образования дислокаций Франка — Рида заключается в следующем. Линейная дислокация, зародившаяся при кристаллизации, под действием касательных напряжений выгибается и принимает форму полуокружности. Этому моменту соответствует наибольшее значение касательных напряжений. При дальнейшем выгибании дислокация принимает форму замкнутой кривой (окружности), внутри которой остается исходная дислокационная линия. Наружная дислокация разрастается до внешней поверхности кристалла, а внутренняя вновь выгибается, порождая новую дислокацию. Препятствием движению дислокаций являются границы блоков и кристаллов. При пластической деформации кристаллы дробятся, увеличивается число блоков и протяженность их границ. Скопление дислокаций затрудняет зарождение новых дислокаций, так как для их генерирования теперь потребуются большие касательные напряжения. Усилие, необходимое для осуществления пластической деформации, возрастает с увеличени- [c.256]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...