Дислокации механизм источников Франка — Рида

Таким образом, согласно [201], на стадии легкого скольжения процесс локального расслоения дислокационной структуры на обогащенную (жгуты) и обедненную дислокациями фазы контролируется следующими физическими механизмами. В обогащенной фазе преобладает процесс отрицательной линейной диффузии дислокаций, возникающей в ансамбле вследствие размножения их по механизму двойного поперечного скольжения. В обедненной фазе доминирует процесс стабилизации дислокаций, что ингибирует их размножение. Генерация дислокаций из источников Франка-Рида уравновешивает эти процессы, что способствует образованию стационарной дислокационной структуры. С ростом пластической деформации в кристаллах, ориентированных для одиночного скольжения, активизируются вторичные системы скольжения, взаимодействующие как с первичной системой, так и с дислокациями леса. Это приводит к образованию вдоль первичных плоскостей скольжения более плотных, "ковровых" структур дислокаций, постепенно заполняющих пустоты между жгутами [201]. [c.113]

Один из возможных механизмов размножения дислокаций был предложен Ф. Франком и В. Ридом. Действие источника Франка-Рида схематически показано на рис. 3.28. Линия АВ представляет собой краевую дислокацию с закрепленными концами. Хотя дислокационная линия не может оборваться внутри кристалла, она может окончиться в некоторой плоскости, повернув в другом направлении или соединившись в узле с другими дислокациями, проходящими через данную плоскость. Такая ситуация изображена на рис. 3.29. Узлы А и В являются точками закрепления дислокации. Закрепление может также произойти на атомах примеси. [c.110]

На примере единичного сдвига мы видели, что дислокация в результате перемещения по плоскости скольжения покидает криС талл. Опыт же показывает, что при больших напряжениях кристаллы претерпевают значительные деформации. Для объяснения этого факта необходимо предположить, что в кристалле имеются источники, которые генерируют дислокации при напряжениях, меньших чем 10 G. Такими источниками, как мы видели в разделе о дислокациях, являются, например, источники Франка — Рида, которые начинают действовать при скалывающих напряжениях Gb/l, где / — длина источника, Ь — модуль вектора Бюргер-са. В реальных кристаллах источники Франка — Рида — это только один из возможных механизмов размножения дислокаций. Рождение новых дислокаций в процессе пластической деформации и их перемещение приводят к макроскопическому сдвигу вдоль плоскости скольжения. [c.134]

Для развития пластической деформации необходимо увеличить число дислокаций, что наблюдается при пластическом течении (рис. 57). Механизм размножения дислокаций предложен Франком и Ридом. При увеличении напряжения исходный дислокационный сегмент (рис. 57, а) закреплен в точках АВ. При увеличении напряжения сегмент будет выгибаться (рис. 57, б) и принимать последовательно формы, приведенные на рис. 57, (I—д. При сближении выступов сегмент приобретает свою исходную конфигурацию, образуя при этом расширяющуюся дислокационную петлю (рис. 57, е). При продолжающемся действии напряжения дислокационный источник может генерировать новые дислокационные контуры. Скопление вакансий и границы зерен [c.79]

Плотность дислокаций. Процесс упрочнения сопровождается значительным увеличением плотности дислокаций. По современным представлениям, основным механизмом увеличения плотности дислокаций является работа источников Франка — Рида [4, 5]. Обычно считают, что каждый источник способен генерировать ограниченное число дислокаций. Поэтому в процессе деформации должны создаваться новые источники дислокаций. [c.152]

Существуют различные механизмы увеличения плотности дислокаций. Однако основным механизмом увеличения плотности дислокаций является работа источников Франка — Рида i[15, 16]. Источником Франка — Рида может быть подвижный отрезок дислокации, у которого хотя бы один из его концов жестко закреплен, В качестве потенциальных источников Франка — Рида будем считать дислокационные петли, которые закреплены точечными дефектами (примеси, вакансии, межузельные атомы и т. д.) 17]. В силу этого источники Франка — Рида могут быть дезактивированы даже и для напряжений, удо- [c.177]

На первой стадии деформации кристаллов, ориентированных для одиночного скольжения, реально действует одна система скольжения. При этом основным механизмом размножения дислокаций является генерирование их источниками типа источников Франка—Рида и размножение винтовых участков расширяющихся дислокационных петель механизмом двойного поперечного скольжения [204]. Исходя из этого эволюция плотности дислокаций описывается уравнением [201] [c.112]

В процессе скольжения возникают новые дислокации, и их плотность повышается от 10 до 10 см (более высокую плотность получить нельзя из-за появления трещин и разрушения металла). Существует несколько механизмов образования новых дислокаций. Важным из них является источник Франка — Рида (рис. 5.5). Под действием касательного напряжения закрепленная дислокация выгибается, пока не примет форму полуокружности. С этого момента изогнутая дислокация распространяется самопроизвольно в виде двух спиралей. При встрече спиралей возникают расширяющаяся дислокационная петля и отрезок дислокации. Отрезок распрямляется, занимает исходное положение, и генератор дислокаций готов к повторению цикла. Один источник Франка — Рида способен образовать сотни новых дислокаций. [c.126]

При объяснении механизма ползучести нужно различать начальную стадию и стадию установившейся ползучести. Если зерно деформировано путем приложения Рис. 288. касательного напряжения т, большое количество дислокаций оказывается задержанным препятствиями так, что для приведения их в движение достаточно лишь немного увеличить напряжение. Существуют подавленные источники Франка — Рида, для которых критическое напряжение немного превышает действующее. В сплавах, содержащих большое количество более или менее равномерно распределенных субмикроскопических выделений (дисперсионно-твердеющих сплавах), характерно расположение дислокаций, подобное изображенному на рис. 288 под действием приложенного напряжения линия дислокации выгибается между препятствиями. Атомы находятся в состоянии теплового движения, поэтому линии дислокаций никогда не останутся в покое, они колеблются, выгибаясь то больше, то меньше. Поэтому всегда есть вероятность, что два соседних участка примут конфигурацию, изображенную пунктиром и обозначенную буквой а. Тогда соприкасающиеся участки линии дислокации уничтожат друг друга, оставшиеся части сольются и займут положение Ь. Таким образом, препятствие в виде ряда внедренных выделений не [c.430]

Размножение дислокаций. Периодическое возбуждение источников Франка-Рида приводит к генерации упругих волн. Это естественно, поскольку возникновение каждой новой дислокационной петли есть элементарный скачкообразный пластический сдвиг с изменением упругого поля дислокации. Возникновение АЭ по механизму Франка-Рида подтверждает установленный факт, что скорость счета АЭ пропорциональна обратной величине среднего значения длин источников Франка-Рида. [c.168]

Хотя одна из первых моделей размножения дислокаций была предложена Франком и Ридом [320] еще в 1950 г., более поздгше исследования [115, 116, 321, 322] показали, что этот механизм не является таким всеобщим, как это предполагалось ранее. Так, Дэш [321] наблюдал приповерхностные дислокационные полупетли в Si, которые не были связаны с источниками Франка-Рида. Действие аналогичных приповерхностных источников, испускающих полупетли, наблюдали в LiF Гилмэн и Джонсон [115]. При этом напряжение, необходимое дош возникновения таких полу-петель в LiF, оказалось равным приблизительно 1 гс/мм , чю по крайней мере в 1000 раз меныие расчетного значения, соответствующего схеме источника Франка Рида. Кроме того, эксперименты [115, 321] показали, П О чаще всего в кристалле легче создать свежие дислокации, чем сдвинуть старые, блокированные примесями. [c.85]

Как уже говорилось, при ползучести в области температур, для которой характерна значительная скорость диффузии (объемной или трубчатой), самым важным механизмом возэрата являются переползание и аннигиляция краевых дислокационных сегментов. Если дислокации испускаются источниками Франка-Рида, то краевые сегменты, движущиеся в параллельных плоскостях скольжения, могут аннигилировать способом, покЕванным на рис. 2.3. Краевой участок дислокационной петли преодолевает расстояние Ь скольжением, расстояние — переползанием, а затем встречается с краевым участком противоположного знака. В результате встречи происходит аннигиляция обоих участков. [c.36]

Дислокации могут образоваться (генерировать) в процессе лластичеокой деформации по механизму источников Франка — Рида. На рис. 48,а представлена линейная дислокация ВО, находящаяся в плоскости скольжения, совпадающей с плоскостью чертежа. В неподвижных точках О и Ь дислокация закреплена. Закрепление может происходить вследствие инородных включений в точках О я О или пересечения рассматриваемой дислокации дислокациями, которые перемещаются по другим плоскостям скольжения. Под действием касательного напряжения линейная дислокация ОО начнет выгибаться и примет в какой-то момент времени форму полуокружности (рис. 48,6) радиус кри- [c.114]

Движение перегиба (ступеньки) вдоль дислокации (рис. 69 и 70) на одно межатомное расстояние является элементарным актом скольжения дислокации. Перемещение дислокационной линии из начального АВ в конечное D состояние, отстоящее от начального на АС= =ВВя Ь, может осуществляться серией последовательных перемещений (дрейфа) перегиба EF. Элементарный акт такого смещения — перемещение EF в положение E F при EE =FF =b (см. рис. 69). Механизм размножения дислокаций благодаря работе источника Франка—Рида состоит из выгибания дислокаций между точками закрепления, рождения петель и т. д., т. е. состоит из последовательных актов рождения новых перегибов на дислокации. Движение церегиба, как и движение иця-молинейных дислокаций в плоскости скольжения, требует преодоления некоторого энергетического барьера, называемого обычно вторичным пайерлсовским Еп2. Расчеты и эксперимент показывают, что перемещение перегиба происходит значительно легче, чем движение всей [c.124]

При образовании скопления дислокаций и соответствующей концентрации напряжений у вершины скопления представляется весьма вероятным, что пластическая деформация в соседнем зерне начнется в результате работы зернограничных источников [54, 102]. Удаляясь от поверхности зерна, дислокации, эмитированные этими источниками, взаимодействуют с дислокациями сетки Франка и могут создать новые источники типа источников Франка — Рида. Поскольку эти новые источники не заблокированы примесями, они оказываются способными либо к размножению полных дислокаций, либо (при достаточно высоком уровне напряжений сдвига) — к размножению частичных дислокаций, т. е. к образованию двойника, например, по полюсному механизму Коттрелла — Билби или по механизму Шлизви-ка [20] (рнс. 2.17). Развитая в работе [22] модель, в которой двойникование начинается после частичной (за счет скольжения) релаксации концентраторов напряжений, приводит к получению аналогичной уравнению Холла — Петча для скольжения зависимости напряжения начала двойникования от размера зерна [c.60]

Некоторые примеры генерации дислокаций источниками гетерогенного типа приведены для моно,кристаллического Si и Мо на рис. 54 и 55. Кроме того, были найдены и другие возможные схемы размножения дислокаций, отличные от действия источников Франка-Рида механизм двойного поперечного скольжения [327, 328], размножение дислокаций с помощью огабания стопоров [122], зарождение дислокаций у границ зерен и двойников [122], механизм эстафетной передачи деформации от зерна к зерну в поликристаллическом агрегате [3291 и другие более специфические механизмы [121, 330 -334]. [c.86]

Как уже отмечалось в п.4.3 и 7.2, наряду с чисто гетерогенным зарождением дислокаций по модели призматического вьщавливания их на включениях в определенном интервале действующих напряжений и температур может иметь место конденсационный механизм образования петель, размер которых определяется степенью деформационного пересыщения по точечным дефектам и процессами неконсервативного движения дислокаций. В работах [497 -500, 595, 607, 608] была весьма убедительно продемонстрирована начальная стадия работы источников Франка-Рида на так называемых Л-кластерах, т.е. ростовых петлях вакансионного и внедренного типа. Таким образом, основными центрами зарождения и размножения дислокаций в полупроводниковых кристаллах являются скопления вакансий, меж-узельных атомов, а также преципитатов примесей, возникающих при распаде пересыщенного твердого раствора. Однако в дополнение указанного авторами [497-500, 595, 607, 608] механизма размножения следует также отметить тот факт, что генерация дислокаций от ростового типа гетерогенностей в общем случае, по-видимому, все же является частным вариантом размножения. [c.243]

Действие источника переползания, механизм которого впервые предложили Бардин и Херринг [8], до некоторой степени аналогично действию источника скольжения, предложенному Франком и Ридом [9]. Возникающая дислокация, закрепленная на концах, двигается в плоскости, перпендикулярной вектору Бюргерса, т. е. переползанием за счет конденсации вакансий, в то время как в случае источника Франка—Рида движение осуществляется в плоскости, содержащей вектор Бюргерса. Так как винтовые дислокации при переползании превращаются в геликоидальные, как было показано выше, только краевые дислокации могут действовать как источник посредством расширения в плоскость переползания за счет сверхравновесных вакансий. Этот процесс схематично представлен на рис. 4, где лишняя полуплоскость той же дислокации удаляется за счет конденсации вакансий. Бардин и Херринг не рассматривали природу точек закрепления дислокационного источника, очевидно, этот источник мо- [c.273]

Дислокации преодолевают частицы по механизму Орована образованием петель вокруг частиц (а), переползанием петель (б) - К - источник Франка - Рида. [c.158]

Более реалистический подход к решению проблемы упрочнения при дисперсионном твердении основан на предположении, в соответствии с которым модель Орована дает лишь грубую идеализацию действительного положения. Электронномикроскопические исследования показали, что для начальной дислокационной структуры характерно перемещение дислокаций от одной частицы к другой. При нагружении новые дислокации образуются у границ дисперсных частиц, а не источниками Франка — Рида порождаемые петли распространяются затем в матрице. Томас, Наттинг и Хирш [70] обнаружили, что твердые дисперсные частицы инициируют поперечное скольжение. С другой стороны, Митчелл, Митра и Дорн показали, что при низкой температуре в большинстве случаев деформационное упрочнение дисперсионно твердеющих сплавов обусловливается не механизмом Фишера — Харта — Прая (действие обратных напряжений от концентрических плоских петель), а резким увеличением плотности дислокаций в дислокационных сплетениях (клубках). Хотя указанные наблюдения относятся к дисперсионно упроч ненным сплавам при низких температурах, тем не менее можно ожидать, что большинство выводов лишь с незначительными модификациями применимо и к ползучести сплавов. [c.292]

Резкое увеличение числа подвижных дислокаций может происходить I) за счет разблокировки ранее закрепленных дислокаций (отрыв от примесных атмосфер, о1бход частиц поперечным скольжением и т.д.) 2) путем генерирования 3) путем размножения новых дислокаций. Последние два способа увеличения плотности подвижных дислокаций могут реализовываться по всем известным механизмам генерацией источниками Франка—Рида, границами зерен, частицами второй фазы, размножением путем двойного поперечного скольжения, рекомбинацией и т. д. [c.147]

Механизм образования одиночных линий скольжения июслвдовате,т и объясняют следующей моделью (рис. 34). На рисунке Т1 и Тг — источники Франка — Рида, расположенные на расстоянии 2Ь один от другого. Между иими схематически указаны препятствия шириной 28. Вначале начинают генерировать источники с малым критическим напряжением Т (рис. 34, а), производя локальные (гомогенные) сдвиги. При возрастании напряжения до т 2 образуются последующие дислокации (положительные и отрицательные), причем процесс продолжается до тех пор, пока они не закупорят источников дислокаций [уравнение (21)]. При достаточной плотности образованных дислокаций в конечном итоге проявляется одиночная линия скольжения. Ее проявление может усиливаться еше и в том случае, если препятствие не выдерживает давления, оказываемого на него [c.380]

Размножение дислокаций и скольжение. Рассмотрим замкнутую дислокационную петлю радиуса г, которая охватывает область того же радиуса, иретерпевщую сдвиг. Гакая дислокация будет частично винтовой, частично краевой, а на большей части длины — смещанного типа. Поскольку энергия деформаций, связанных с дислокационной петлей, возрастает пропорционально длине петли, последняя будет стремиться сократиться. Однако если при этом действует скалывающее напряжение, способствующее развитию скольжения, то петля будет стремиться расщириться. Отрезок дислокационной линии, закрепленной на конусе (рис. 20.18), называется источником Франка — Рида ), и, как видно из рисунка, из него в одной и той же плоскости скольжения может развиться большое число концентрических дислокационных петель. Этот и аналогичные типы механизмов размножения дислокаций приводят к возникновению скольжения и к возрастанию плотности дислокаций при пластической деформации. Прекрасный пример дислокационного источника показан на рис. 20.19. [c.709]

Дж. Бардин и С. Херииг описали другой механизм генерации дислокаций. Отчасти он аналогичен механизму Франка —Рида. В данном случае также осуществляется выгибание закрепленного отрезка дислокации, но не скольжением, а переползанием. Действие источника Бардина — Херинга можно понять, если предполо- [c.111]

Кроме значений r i, (То 2 при выборе марки стали учитывают ударную вязкость, сопротивление износу, прокаливаемость. Высокая циклическая прочность стали достигается в том случае, если она оказывает высокое сопротивление зарождению трещин усталости и их развитию. Механизм зарождения усталостной треш ины связан с развитием и накоплением в поверхностном слое микропластической деформации. Он основан на движении дислокаций, возможность перемещения которых при напряжениях ниже предела текучести обусловлена анизотропией кристаллов и их случайной ориентацией. В отдельных кристаллах при небольших средних напряжениях могут возникать напряжения, достаточные для. перемещения слабозакрепленных дислокаций. Кроме того, для тонких поверхностных слоев (в 1 - 2 зерна) характерно низкое напряжение работы источников дислокаций Франка — Рида. По этим причинам в мягких (отожженных) металлах уже на ранней стадии нагружения (1 - 5 % от общего числа циклов до разрушения) наблюдаются ранняя микропласти-ческая деформация и повреждение тонких поверхностных слоев. Микро-пластическая деформация проявляется в образовании на поверхности линий сдвига (скольжения), плотность которых растет с увеличением числа [c.273]

В эффекте пластифицирования значительная роль может принадлежать подповерхностным (имеющим одну точку закрепления) источникам дислокаций, напряжение начала работы которых значительно ниже, чем у источников с двумя закрепленными точками [233]. Известно, что тонкая поликристалличес-кая пленка, нанесенная на поверхность монокристалла, а также легирование тонкого поверхностного слоя способны заметно увеличить преде.т1 текучести образца, тормозя работу этих источников [16, 120,228]. Наоборот, при понижении о естественно ожидать повышения активности подповерхностных источников и уменьшения предела текучести. Поскольку взаимоде -ствие такого источника с поверхностью сводится к последовательному прочерчиванию вторым (незакрепленным) концом отрезка дислокации поверхности кристалла, т. е. образованию ступеньки на поверхности, полученное соотношение для Торг остается справедливым параметр V сохраняет тот же по рядок величины и приобретает смысл числа оборотов в секунду подповерхностного источника (дислокационной спирали в механизме Франка — Рида [200]). [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...