Дислокации в кристаллах винтовые краевые

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]

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]

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]

Линейные дислокации обладают большой подвижностью и при сдвигающем напряжении порядка 10 кПа уже приходят в движение. Например, краевая дислокация, изображенная на рис. 7.14, а, придет в движение и плоскость 4, содержащая краевую дислокацию, поменяется местами с плоскостью 3, вследствие того что атомы в плоскости 3, лежащие ниже дислокации, обозначаемой знаком L, сместятся влево, а оставшиеся на месте атомы этой плоскости образуют дислокацию, смещенную вправо на одно межатомное расстояние. Такое движение наконец приведет к выходу дислокации на границу кристалла (рис. 7.14, е). Эти малые шаги смещения дислокации представляют собой элементарные акты пластической, уже необратимой деформации. Аналогично положение с движением винтовой дислокации, которая перемещается не в направлении действия касательного напряжения, а перпендикулярно ему, как показано иа рис. 7.14, г. Движение оси винтовой дислокации приводит к смещению (деформации) тоже в направлении действия напряжения т. [c.133]

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]

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 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]

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]

Назовем петлей дислокации кривую, ограничивающую замкнутую область, в пределах которой произошло скольжение (т. е. часть твердого тела по одну сторону этой области смещается относительно части по другую ее сторону на вектор смещения Ь). По мере расширения петли под действием приложенного напряжения (см. ниже) область скольжения увеличивается и возрастает величина деформации сдвига. Петля дислокации характеризуется вектором скольжения, или вектором Бюргерса Ь, величина которого квантуется в случае кристалла (вектор Ь может быть равен только векторам решеток Браве). Участок дислокации, перпендикулярный ее вектору Бюргерса, является краевым — его линия дислокации располагается на границе дополнительной полуплоскости (рис. 2.4). Участок дислокации, параллельный вектору Бюргерса, является винтовым при наличии этой дислокации атомные плоскости кристалла искажаются и приобретают форму геликоида, ось которого представляет собой линию дислокации (рис. 2.4). Краевой участок дислокации может перемещаться лишь перпендикулярно самому себе в плоскости скольжения, которая определяется направлением линии дислокации и вектором Бюргерса. Винтовой участок дислокации также перемещается перпендикулярно самому себе, однако теоретически он может скользить по любой атомной плоскости, через которую проходит. Когда петля достигает поверхности кристалла, его части оказываются сдвинутыми друг относительно друга на ступеньку шириной Ь (рис. 2.5). [c.65]

Кроме краевых различают еще винтовые дпслокацнн. Винтовые дислокации в отличие от краевых располагаются параллельно направлению сдвига (лпштя ЛВ иа рис. 10). Прп наличии винтовой дислокации кристалл можно рассматривать как сосгоянщГг из одной атомной плоскости, закрученной в виде винтовой поверхности. На рис. L0. г1 показано расно.поже-ние атомов на винтовой поверхности вдоль винтовой дислокации. [c.21]

Смит [94] предложил механизм деформации решетки при прохождении волны. Если материал при воздействии ударной волны не деформируется пластически, то тогда часть образца под нагрузкой будет искажаться упруго. В этом случае в металле возникнут два вида решетки одного и того же типа и ориентации, но с разными параметрами. Это приводит к образованию границы раздела, как показано на рис. 20, а, для двумерной решетки последняя может быть заменена решеткой, которая искажена по трем осям и сопрягается с педеформированным материалом через ряд краевых дислокаций (рис. 20, б). Эта граница может двигаться по нормали путем диагонального движения дислокаций и приводить к необходимому изменению параметра решетки. При иро-хождении волны в идеальном кристалле в металле не должно оставаться образующихся при прохождении волны несовершенств. В реальных же кристаллах дислокации могут задерживаться в металле. Модель Смита подвергалась критике [90]. Хорнбоген [93] модифицировал модель Смита, положив в основу экспериментальные данные, полученные с помощью трансмиссионной электронной микроскопии на образцах железа, подвергнутых воздействию ударных волн. Эти экспериментальные данные позволили предположить, что дислокационные петли образуются, когда волна сжатия входит в кристалл, причем краевая компонента пе тли движется со скоростью ударного фронта, в то время как винтовая компонента задерживается и растягивается по дли 1е [93]. Эта точка зрения в дальнейшем также была подвергнута критике [95], так как в соответствии с объяснением Хорпбогена сегменты краевой дислокации должны двигаться со скоростью фронта ударной волны, которая значительно превосходит скорость сдвиговой волны. Кроме того, в этом случае не должно наблюдаться разницы между дислокационной структурой металлов с ОЦК- и ГЦК-решетками, подвергнутых действию [c.45]

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]

Условно принято, что дислокация положительна, если она находится в верхней части кристалла и обозначается знаком L, и отрицательна, если находится в нижней части (знак Т ). Дислокации одтгаго и того же знака отталкиваются, а противоположного - притягиваются. Под воздействием напряжения краевая дислокация может перемещаться по кристаллу (по плоскости сдвига), пока не достигнет границы зерна (блока). При этом образуется ступенька величиной в одно межатомное расстояние. Винтовая дислокация (см. рис. 6.2,6) в отличие от краевой параллельна вектору сдвига. [c.265]

Помимо краевых существуют вымтовые дислокации, которые возникают,, в частности, при смещении одной части кристалла относительно другой, как показано на рис. 1.37. В отличие от краевой дислокации, у которой вектор смещения совпадает с направлением перемещения дислокации, у винтовой дислокации этот вектор перпендикулярен направлению распространения сдвига (направлению перемещения дислокации). [c.49]

А)] и толстых [>200 нм (>2000 А)] ленточных усов корунда различна [335]. В тонких пластинках наблюдаются осевые дислокации винтовой, краевой и смешанной ориентации. Для толстых кристаллов характерно наличие сложных переплетений дислокаций либо осевых шнуров из нескольких дислокаций. Наблюдались также бездислокационные ленты корунда. Травлением пластинок сапфира можно выявить дислокации, перпендикулярные или наклонные к плоскости базиса. Как правило, на базисных гранях пластпнок А и Лг, протравленных после выращивания, ямки травления не наблюдаются, что свидетельствует об отсутствии дислокаций, выходящих на эти плоскости. Лишь в редких случаях были выявлены дислокации роста. На рис. 167 представлена фотография дефектной пластинки сапфира на ее поверхности, ближе к краям, имеются многочисленные зародыши двумерной кристаллизации в форме гексагональных пирамид. После травления в центральной части пластины видны группы дислокаций, расположенных вдоль оси роста [1120] и проходящих насквозь через весь кристалл под углом к поверхности базиса. Рассмотрение некоторых работ, посвященных исследованию структуры нитевидных кристаллов, показывает, что она недостаточно изучена. Однако можно сформулировать вывод о том, что усы имеют самую совершенную структуру и поверхность, которую удалось получить искусственным путем усы или совсем не содержат дислокаций, или имеют их очень немного. Является ли это результатом влияния масштаба или следствием специфических условий роста, не ясно. [c.365]

So — расстояние дислокации от сво-бодной поверхности в плоскости скольжения N i D расстояние между плоскостями скольжения N 1 и N 2. Ось дислокации N 2 параллельна следу скольжения б — напряжение проталкивания для краевых дислокаций N I и N 2 одного знака в — для краевых дислокаций противоположного знака г — для винтовых дислокаций 0дд10Г0 знака д - для винтовых дислокаций противоположного знака. Пунктиром на рис. 63, б д обозначено напряжение проталкивания дислокаций в неограниченной среде, т.е. в объеме кристалла [ 130 i [c.111]

Дислокации, ответственные за механические Bofi-ства и поведение металла при пластической деформации, возникают в большом количестве уже при кристаллизации слитка (Я. В. Гречный, К. М. Жак, Э. Н. Погребной [70, с. 241—248 ). Дислокации при росте кристаллов скопляются в основном на границах зерен. Интенсивность перемещения дислокаций в объем зерна зависит от их природы и состояния границ зерен [8 ]. При исследовании железа замечено, что длина пробега краевых дислокаций значительно больше, чем винтовых. В трансформаторной стали относительная скорость винтовых и краевых дислокаций в 25 раз выше у последних. Состояние границ характеризуется скоплением примесей, которые блокируют движение дислокаций. Таким образом, движение дислокаций обусловлено барьерным эффектом границ зерен. Несомненно, на возникновение и распределение дислокаций большое влияние должны оказывать модификаторы, однако этому вопросу посвящено небольшое количество исследований. [c.73]

Рис. 2.4. Петля дислокации, (а) В кристалле, схематически изображенном в виде ряда вертикальных плоскостей решетки, показана по овина прямо-. угольной петли/дислокации. Видно, что дополнительная полуплоскость выше краевого участка дислокации слева геликоидально поворачивается вокруг винтового участка (сзади) и заканчивается как дополнительная полуплоскость под краевым участком дислокации справа. Каждый винтовой поворот соответствует смещению на вектор Бюргерса, который параллелен винтовому участку и перпендикулярен краевым участкам дислокации. Область скольжения заштрихована, (б) Вид полупетли спереди. В результате переброса связи ОМ в ОМ краевой участок дислокации распространяется влево (на вектор Ь). (в) Вид сверху полной петли, ориентированной непрерывно (штриховые стрелки). Дополнительные полуплоскости противоположного знака соответствуют векторам Бюргерса краевых участков, которые имели бы разные знаки, если бы линии дислокации были ориентированы в одном направлении (т. е. ориентация петли не была бы непрерывной).

Сопоставив соотношения (13.24) и (13.27), можно увидеть, что около винтовой дислокации нет нормальных напряжений, которые присутствуют около краевой. Соотношения (13.25) и (13.28) показывают, что при приближении к дислокации напряжения неограниченно возрастают, в то время как напряжение в кристалле не может превосходить теоретическое сопротивление сдвигу, к тому же закон Гука и линейные соотношения, определяющие связь упругих смещений и деформаций, которые были использованы, справедливы при дo taтoчнo малых деформациях. Поэтому соотношения (13.24) и (13.27) описывают упругие поля около дислокаций лишь на расстояниях г Го, где Го — постоянная, называемая радиусом ядра (или центра) дислокации при г < Го необходимо смещения в решетке находить методами теории твердого тела, непосредственно учитывающими межатомное взаимодействие. Сопоставление такого решения с зависимостями (13.24) и (13.27) показало, что Го (2 3)6. [c.438]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...