Пайерлса силы

Максимальное повышение энергии решетки при переходе дислокации в максимальное неустойчивое состояние— напряжение Пайерлса (силы трения решетки) — зависит от природы связи и ширины дислокаций. Напряжения Пайерлса больше у кристаллов с ковалентными (направленными) связями и меньше у кристаллов с металлическими и ионными (ненаправленными) связями. [c.64]

Пайерлса силы 251 Паста полировальная алмазная 13 Пирометр фотоэлектронный цветовой температуры 137 [c.303]

Кроме энергетического принципа Франка, образование частичных дислокаций определяется кристаллографическими особенностями г. ц. к., о. ц. к. и г. п. у. решеток. Так как сила Пайерлса — Набарро достигает минимальных значений для плотноупакованных плоскостей скольжения, то пространственное расположение атомов в плотнейших упаковках имеет исключительно важное значение. [c.68]

Напряжение течения или приведенное напряжение сдвига о. ц. к. монокристаллов в противоположность г. ц. к. монокристаллам сильно зависит от температуры, особенно при пониженных температурах. Температурная чувствительность напряжения течения может быть объяснена 1) более резко выраженным влиянием температурно-зависимых сил Пайерлса—Набарро 2) более эф- [c.199]

В формулах (142), (145), (147) и (148) величина оо или То учитывает сопротивление движению дислокаций в теле зерна. Величина этого напряжения зависит от сил Пайерлса—Набарро и наличия препятствий для продвижения дислокаций в плоскости скольжения (леса дислокаций, чужеродных атомов, частиц дисперсной фазы и других дефектов). Указанные факторы как бы моделируют силы трения, преодолеваемые дислокацией при движении ее в пределах зерна, поэтому эти напряжения названы напряжениями трения . Параметр (То (или то) можно представить в виде суммы составляющих, величина ky характеризует трудность передачи скольжения, т. е. эстафетной передачи деформации от зерна к зерну, и, таким образом, зависит от состояния границы. В частности, повышение степени закрепления дислокационных источников в области границы при сегрегации примесей внедрения в о. ц. к. поликристаллах сопровождается ростом Xd и, следовательно, k . Поэтому Xd и ky для о. ц. к. металлов достаточно велико (см. табл. 11), хотя величина т имеет вследствие особенностей скольжения в о. ц. к. решетке более низкое значение, чем для г. ц. к. металлов. Большое значение ky определяет сильную зависимость (Гт от величины зерна. [c.242]

По мере понижения температуры предел текучести резко возрастает, так как величина силы Пайерлса — Набарро в о. ц. к. металлах сильно зависит от температуры. Если критическое напряжение течения становится достаточно большим, то развивающееся при этом двойникование создает благоприятные условия для зарождения трещин по одному из механизмов, предусматривающих наличие двойников (см. рис. 225, г,д). [c.430]

В частности, наблюдается сильное различие диаграмм Os—6 для металлов с разной кристаллической решеткой в области низких температур. Например (рис. 254), с повышением температуры предел текучести уменьшается, однако снижение у тантала, железа, вольфрама, молибдена выражено значительно сильнее, чем у никеля. Низкотемпературное плато у вольфрама и молибдена может быть связано с двойникованием. Считается, что сильная температурная зависимость напряжения течения у о. ц. к. металлов и переход из вязкого состояния в хрупкое в области низких температур обусловлены влиянием примесей внедрения (С, N) и вкладом в величину Ts, обусловленным силами Пайерлса — Набарро. Вклад от пересечения леса дислокаций для о. ц. к. металлов незначителен и оказывается более эффективным для г. ц. к. металлов (см. гл, IV). [c.473]

Предполагается (см. выше), что вся работа этой силы пошла на повышение энергии твердого тела (по крайней мере, при малых деформациях в мелкозернистых структурах это близко к истине [32], хотя для существа выводов достаточно предположения о постоянстве сил внутреннего трения, обусловленных напряжением Пайерлса—Набарро, лесом дислокаций, хаотически расположенными растворенными атомами примесей и другими причинами). [c.51]

Исследование пластических свойств полупроводниковых кристаллов, приобретающее все большую актуальность в связи с развитием ряда отраслей новой техники, сопряжено со значительными методическими трудностями. В первую очередь это объясняется хрупкостью полупроводников, обусловленной высокими значениями сил Пайерлса. [c.251]

Одним из важнейших критериев пригодности материала для применения его в элементах конструкции является способность сохранять в рабочих условиях необходимый уровень механических свойств. Поэтому явлениям этого класса в табл. 2 уделено первое место. Механические свойства сильно подвержены воздействию облучения, так как механизмы движения дислокаций весьма чувствительны к дефектам кристаллической решетки, В облученном кристалле движущимся дислокациям необходимо преодолевать, кроме обычного рельефа Пайерлса и сил взаимодействия с исходными дислокациями и другими несовершенствами структуры, еще целый спектр барьеров радиационного происхождения изолированные точечные дефекты и их скопления, кластеры и дислокационные петли вакансионного и межузельного типов, пары, выделения, возникающие в результате ядерных превращений. Облучение, как правило, вызывает повышение пределов текучести и прочности, ускоряет ползучесть материалов, снижает ресурс пластичности, повышает критическую температуру перехода хрупко-вязкого разрушения. [c.11]

Таким образом, в облученном кристалле движущимся дислокациям необходимо преодолевать кроме обычного рельефа Пайерлса и сил взаимодействия с другими несовершенствами исходной структуры еще целый спектр барьеров радиационного происхождения изолированные точечные дефекты и их скопления, кластеры и дислокационные петли вакансионного и межузельного типов, поры, выделения, возникающие в результате ядерных превращений. В табл. 6 приведена примерная классификация барьеров по степени взаимодействия с дислокациями. Видно, что скопления вакансий и атомы растворенного вещества с симметричными полями напряжений ведут себя, как сравнительно слабые барьеры для движения дислокаций. Дефекты с тетрагональными полями (атомы внедрения в ОЦК-ме-таллах, малые призматические петли, комплексы кластер — атом примеси) являются промежуточными барьерами по сопротивлению [c.62]

Наличие в кристаллах дефектов и полей напряжений вокруг них создает сложный потенциальный рельеф для движущихся дислокаций. Кроме силы сопротивления со стороны кристаллической решетки (силы Пайерлса) дислокации при своем движении должны преодолеть барьеры, связанные с точечными дефектами и их комплексами, частицами внедрения, другими дислокациями, элементарными возмущениями решетки. В различных случаях подвижность дислокации лимитируется тем физическим механизмом, который обеспечивает в этих условиях наибольшую скорость диссипации их энергии. [c.78]

Близкодействующие силы простираются на малые расстояния и могут преодолеваться при низком уровне внешнего напряжения с помощью термических или квантовых флуктуаций. С ними связана термическая часть напряжения течения (х ). К этим силам относятся силы Пайерлса — Набарро, силы сопротивления, создаваемые точечными дефектами, лесом дислокаций, малыми комплексами точечных дефектов и т. д. [c.79]

Важной характеристикой является то минимальное напряжение, которое необходимо для перемещения дислокаций в кристаллической решетке, свободной от каких-либо препятствий, затрудняющих движение дислокаций. Это напряжение получило название силы Пайерлса—Набарро. Оно [c.19]

При упорядоченной дислокационной структуре пластическая деформация затрудняется тем, что в этом случае каждая из находящихся в стенке дислокаций, помимо сил Пайерлса— [c.19]

Во время пластической деформации металлического материала внешняя сила должна преодолеть сопротивление передвижению дислокаций, определяемое значением силы Пайерлса—Набарро. Эта сила зависит от интенсивности межатомного взаимодействия в кристаллической решетке сплава. [c.66]

Выделить в реальном сплаве сопротивление движению дислокаций самой решетки весьма сложно. Сила Пайерлса — Набарро [c.287]

Следовательно, сила Пайерлса — Набарро экспоненциально возрастает с уменьшением ширины дислокации. [c.287]

Очевидно, силы Пайерлса — Набарро могут возрастать, если в кристаллической решетке возникает или увеличивается доля ковалентной связи. Эти силы в переходных металлах с о. ц. к. решеткой оказываются порядка 0,0050, т. е. занимают промежуточное положение между значением для ковалентных кристаллов и г. ц. к. металлов. [c.288]

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]

Другим типом препятствий для движения дислокаций является трение решетки, изменяющееся по периодическому закону и связанное с силами Пайерлса. Атомы растворенного вещества также оказывают тормозящее влияние на процесс скольжения дислокаций. Наконец, дисперсные частицы второй фазы в большей мере препятствуют движению дислокаций, если они не перерезаются дислокацией. В этом случае скользящая дислокация может двигаться при условии, что линия дислокаций способна огибать препятствия. Введение препятствий повышает количество дислокаций, задерживаемых в сплаве в единицу времени, т.е. повышает энтропию системы. Поэтому необходима оптимизация структуры с точки зрения плотности включений второй фазы. Критерием такой оптимизации служит отношение объемной плотности энергии деформации к пределу текучести Это отношение, как установлено, инвариантно к температуре при сохранении одного и того же механизма разрушения [И]. Плотность энергии деформации W является показателем достижения [c.243]

Схема работы источников дислокационных петель и взаимодействие дислокаций с препятствиями позволяют подойти к объяснению микромеханизма неупругой деформации кристаллических тел. Она кинематически невозможна при растяжении или сжатии кристаллической решетки и возникает, как правило, при относительном скольжении атомных плоскостей под действием касательных напряжений. Это скольжение происходит преимущественно по направлениям, в которых расстояния между атомами в кристаллической решетке являются наименьшими, так как сила Пайерлса в таком направлении является наименьшей. Совокупность плоскости и направления скольжения называют системой скольжения. [c.90]

Другой причиной повышения Тт по сравнению с силой Пайерлса является препятствие движению дислокаций в виде пространственной дислокационной сетки. Для начала движения участка дислокации, концы которого за-г креплены в узлах этой [c.92]

Исходное положение, представленное схемой на рис. 32, а, отвечает минимуму потенциальной энергии взаимодействия атомов. Конечная конфигурация (рис. 32, б) тождественна начальной, так как все атомы одинаковы и, следовательно, неразличимы. Поэтому энергия Ео начального и конечного состояний в данном примере одинакова. В промежуточном состоянии энергия системы Е Ео, поэтому для изображенного на рис. 32,6 симметричного промежуточного состояния следует ждать минимального значения энергии. Таким образом, изменение энергии Е х) в зависимости от смещения дислокации л в направлении скольжения имеет вид периодической функции с периодом Ь. То же можно сказать и относительно силы взаимодействия атомов в ядре дислокации, так как Е(х) =дЕ(х)/дх или относительно напряжений т(л ). На этой основе были предложены различные модели ядра дислокации Френкелем и Конторо-вой, Пайерлсом и Набарро и др. Все модели ядра дислокации весьма приближенны, а при выводе формул делаются весьма грубые допущения. Поэтому полученные решения справедливы только качествето. [c.61]

Мастерс Б., Христиан И. Экспериментальное доказательство существования силы Пайерлса-Набарро в ниобии, ванадии, тантале и железе // Структура и механические свойства металлов.— М. Металлургия, 1967.— С. 287—293. [c.228]

Пайерлса — Наббарро сила 8, 9 Перлит 6, 148, 149, 156 Петча — Холла соотношение 6, 8 Питтинг 42, 43, 47, 50 Пластичность 17, 38, 39 Плотность 18, 97 Покрытие газотермическое 17, 56, 78, 82, 86, 112, 151, 154, 163, 172 [c.208]

Как видно из табл. 19, изменение величины U в ряду Si—Ge—InSb— GaAs—GaP (в такой же последовательности происходит и увеличение ионной составляющей в силах связи) не носит закономерного характера, тогда как приведенная энергия активации перемещения дислокации Е закономерно уменьшается. В то же время приведенная температура перехода в пластичное состояние практически одна и та же для всех указанных веществ, за исключением GaP, где вклад ионной составляющей в силах связи наибольший. Принимая во внимание общность характера двух высокотемпературных участков, описываемых в принципе соотношениями (46) и (47), можно предположить, что в первом высокотемпературном участке пластическая деформация осуществляется двойникованием. Действительно, поскольку этот вид деформации происходит путем образования и движения перегибов на частичных дислокациях, то к этому процессу должны быть применимы уравнения (46) и (47), что и наблюдается в действительности. Напряжение Пайерлса при низких температурах для деформации двойникованием ниже, чем для скольжения. Это [c.252]

Никель, уменьшая сопротивление решетки движению дислокаций (силы Пайерлса—Набарро) и энергию взаимодейет1вия дислокаций с атомами внедрения (С, N), облегчает релаксацию на-дрй жеций и уменьшает вероятность зарождения и распространение хрупкой трещины [9, 1171. Известно, что высокая пластичность и вязкость матренситностареющих сталей обусловлены, прежде всего, пластичностью матрицы, которая достигается главным образом легированием никелем (97]. . [c.105]

Определенная аналогия между металлами VIA группы (хром, молибден, вольфрам) и полупроводниками с решеткой алмаза № ковалентной связью (алмаз, кремний, германий, серое олово) привела к исследованию специфики пластической деформации в кристаллах с направленными связями. В таких кристаллах должны быть велики силы трения между движущимися дислокациями и решеткой (см. гл. VIII)—соответственно велики напряжения Пайерлса —Набарро. [c.33]

Прямое измерение скорости движения дислокаций в молибдене в зависимости от времени и температуры [297] привело к выводу о том, что деформация в о. ц. к. металлах ниже 0,2rnn контролируется дислокационным механизмом и связана в соответствии с моделью Зегера с термически активируемым преодолением сил Пайерлса — Набарро путем образования перегибов kinks). Автор полагает, что этот вывод можно распространить на все тугоплавкие переходные о. ц. к. металлы V и VI групп, а также на железо. [c.288]

Ход кривой температурной зависимости прочности нитевидных кристаллов сапфира можно, по-виднмому, объяснить следующим образом. В интервале 25—1000° С на ступеньках роста, которые являются сильными концентраторами напряжений, вначале зарождаются дислокации. Однако вследствие больших сил Пайерлса они неподвижны и не понижают прочности усов сапфира. При дальнейшем увеличении напряжения в месте концентрации возникает хрупкая микротрещина, которая и приводит к разрушению образца. Выше 1400° С дислокации имеют достаточно большую подвижность и за время испытания успевают пройти расстояние, превосходящее диаметр нитевид- [c.360]

По такому закону протекает ползучесть алюминия, меди, Na l и других веществ при Т < 200° К. Как правило, логарифмическая ползучесть наблюдается для пластичных материалов, у которых силы Пайерлса—Набарро невелики. По сравнению с другими видами ползучести она характеризуется наиболее низким значением энергии активации U (ордината ОАВ) на рис. 178. Это объясняется тем, -что в данном случае деформация практически связана только с перемещением дислокаций в исходной плоскости скольжения (процесс переползания не реализуется). [c.380]

Движение краевой дислокации в плоскости частичного сдвига кинематически возможно и без влияния диффузии точечных дефектов. Эта плоскость называется плоскостью скольжения и обычно совпадает с плоскостями наиболее плотной упаковки атомов в кристаллической решетке. При скольжении дислокация может выйти на поверхность кристалла и образовать ступеньку элементарного сдвига размером Ь. Перемещение дислокации из одного устойчивого положения в другое связано с преодолением определенного энергетического барьера. Поэтому при движении дислокации в плоскости скольжения возникает сила сопротивления (сила Пайерлса) и для ее преодоления необходимо наличие внешнего касательного напряжения т (см. рис. 2.9). Для кристаллов без примесей с упругоизотропной простой кубической решеткой сила Пайерлса [47 ] [c.86]

Как известно, в модели Иайерлса-Набарро [501, 502] энергия дислокации периодически зависит от положения ее центра, а сопротивление решетки соответствует максимальному касательному напряжению Тр (напряжение Пайерлса). Для преодоления потенциального барьера на единицу длины дислокации должна действовать сила ц,Ь (Ь — вектор Бюр-герса). Согласно [503-505], Тр 210 кгс/мм в Ge и — 270кгс/мм в Si. Поскольку в реальных кристаллах дислокации могут двигаться при напряжениях т < Тр, считается, что они могут преодолевать барьер Пайерлса с помощью термофлуктуационного образования двойного перегиба и бокового распространения перегибов вдоль дислокации [506] (рис. 93,а). При этом скорость поступательного движения всей дислокации V определяется линейной плотностью перегибов п, скоростью их перемещения V и расстоянием между соседними канавками потенциального рельефа а V = а nV . Вероятность рождения перегибов зависит от Г и г. Однако не всякий зародившийся двойной перегиб способен расширяться при данном уровне приложенных напряжений если расстояние между парными перегибами I меньше критического, то перегиб может захлопнуться. [c.153]

Несколько иная ситуация реализуется в случае деформации кристалла ниже температурного порога хрупкости, где консервативное скольжение при малых и средних напряжениях фактически запрещено в силу наличия больших барьеров Пайерлса. В этом случае, даже если в выращенном кристалле и имеется некоторый исходный спектр гетерогенных источников (относительно слабый без проведения специальных термообработок и являющийся функцией условий роста кристалла [595] и значительно более резкий при проведении специальных режимов отжига), процесс непосредственно призматического вьщавливания дислокаций (т.е. действие процесса неконсервативного их движения от имеющихся включений) подавлен в силу действия ряда факторов. К ним относятся а) высокая величина напряжений Пайерлса, требующая для их преодоления обычным способом консервативного движения высоких напряжений порядка нескольких сотен кгс/мм б) резкое падение напряжений на включениях в зависимости от текущей координаты удаления петли от включения a ljr (рис. 129) в) действие сил линейного натяжения, которые стремятся вернуть петлю на межфазную поверхность раздела. Это приводит к тому, что если дислокационная петля и зарождается, то она отходит на весьма малое расстояние от поверхности включения порядка 1,5—2 г (см. рис. 29) и останавливается в силу того, что напряжение по мере отхода ее от включения резко умень--шается и становится ниже требуемой для ее скольжения величины. В этом случае дальнейшее увеличение размера петли, т.е. ее перемещение, возможно только за счет неконсервативного движения петли, т.е. переползания (см. рис. 125, 126). И в этом плане анализ экспериментальных данных, представленных выше, а также проведенные расчетные оценки показывают, 244 [c.244]

Каков же этот механизм обычный термоактивируемый механизм зарождения и движения двойного перегиба [555] надбарьерный атермический [102, 519, 545, 548, 550] подбарьерный, за счет квантово-механического туннелирования [545, 555, 556] смешанный с протеканием двух процессов — термической активации и последующего туннелирования [555, 556] квантовый механизм с участием нулевых колебаний решетки [663] или же какого-либо принципиально другого типа, например, краудионный [557, 558], за счет реализации фазового перехода при очень высоких напряжениях [559, 560] механизм консервативного переползания [561, 562] и др. Ответ на этот вопрос дают экспериментальные данные главы 7, которые показывают, что в области хрупкого разрушения, где процесс термоактивируемого зарождения и движения двойных перегибов в поле высоких барьеров Пайерлса весьма затруднен и фактически подавлен и соответственно консервативное движение дислокаций при малых и средних величинах напряжений также фактически запрещено, практическ единственно возможным механизмом остается механизм их диффузионного, т.е. неконсервативного движения (переползания) под действием градиента химического потенциала точечных дефектов и появления осмотических сил соответствующей величины. Именно с этих позиций с учетом возможности неконсервативного движения дислокаций под действием осмотических сил легко устраняется разница между экспериментально наблюдаемым и расчетным зна- [c.252]

Характерной особенностью сдвигового превращения аустенита в области температур образования видманштеттовых структур является относительно медленный термически активируемый рост кристаллов. Термическая активация в условиях недостаточной движущей силы превращения создает возможность преодоления барьеров на пути консервативно перемещающейся полукогерентной границы кристаллита. К таким барьерам относятся дислокации, пересекающие плоскость скольжения, атомы примесей, силы Пайерлса-Набарро. [c.60]

Дислокации — это линейные дефекты, расположенные на границе между областью, в которой произошло скольжение, и остальной, еще не затронутой скольжением частью кристалла. Они являются источниками полей внутренних деформаций и внутренних напряжений в кристалле, которые ослабевают обратно пропорционально расстоянию от дислокации. Поле деформации, связанное с дислокацией, позволяет последней чувствовать приложенное напряжение. Под его воздействием дислокация перемещается, увеличивая таким образом размеры области, в которой произошло скольжение, Движение дислокации затрудняется термически активируемой силой трения решетки (сила Пайерлса) и препятствиями на пути их скольжения. Уравнение Орована является микроскопическим определяющим соотношени-ем которое связывает скорость деформации и поток дислокаций. [c.51]

Ядро дислокации — это область вблизи линии дислокации (шириной в несколько векторов Бюргерса), где кристаллическая решетка сильно нарушена. Теория упругости в ядре неприменима, и во всех расчетах в рамках теории упругости ядро дислокации заменяется полым цилиндром радиуса Ьо- Однако такое приближение, справедливое при описании поля крупномасштабных напряжений вдали от ядра, становится неверным п и изучении подвижности дислокаций. В самом деле, именно в ядре разрушаются связи между атомами и происхо дят процессы, контролирующие распространение дислокации. Расс1иотрим линию дислокации, расположенную вдоль кристаллографического направления в потенциальной яме. Для перемещения в соседнюю потенциальную яму дислокация должна преодолеть энергетический барьер. Напряжение, необходимое для перемещения дислокации через барьеры, можно рассчитать в рамках модели дислокации в периодической решетке (дислокация Пайерлса — Набарро). Сила Пайерлса равна максимальному значению производной по расстоянию от энергии дислокации Пайерлса и является выражением силы трения решетки, действующей на дислокацию. Напряжение Пайерлса связано с силой Пайерлса соотношением (2.57). Можно показать, что [c.70]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...