Движение и равновесие дислокаций

ДВИЖЕНИЕ И РАВНОВЕСИЕ ДИСЛОКАЦИЙ 145 [c.145]

Движение и равновесие дислокаций. В предыдущем параграфе мы упоминали об энергии дислокаций. Мы не сможем, оставаясь в рамках элементарных представлений, вычислить величину энергии, но соображения теории размерностей позволяют нам определить эту энергию с точностью до числового множителя. В неограниченном упругом теле, каким можно считать достаточно большой кристалл, единственным линейным размером, связанным с дислокацией, является величина смещения краев разреза. Будем называть эту величину вектором Бюргерса и обозначать через Ь. Вектор Бюргерса всегда кратен междуатомному расстоянию, но не обязательно равен ему. Действительно, можно представить себе дислокации, образованные путем удаления или добавления не одного только атомного слоя, но любого количества атомных слоев. [c.145]

Дислокация, созданная в неограниченной упругой среде, может в ней свободно перемещаться, если выполнено условие (14.9.1). Действительно, энергия дислокации не зависит от ее положения, следовательно, движение линии дислокации с сохранением конфигурации не требует затраты дополнительной работы. В теле конечных размеров дислокация уже не свободна, упругая энергия тела зависит от положения дислокации и естественным направлением ее движения будет то, которое приводит к уменьшению энергии. Так, в примере 14.8 дислокация, находящаяся на расстоянии от оси цилиндра р < 0,541, будет двигаться к оси, стремясь занять положение устойчивого равновесия. Дислокация, удаленная от оси на расстояние, превышающее р = 0,541, будет двигаться от оси, стремясь выйти па поверхность. [c.472]

Анализируя причины увеличения коэффициентов диффузии П при ультразвуковой сварке по сравнению с величиной П при обычном неизотермическом нагреве следует заметить, что металл в зоне соединения находится по существу в условиях высокочастотных циклических нагружений, как, скажем, при усталостных испытаниях. Известно [126], что в этом случае (частота десятки-сотни герц), например, в бескислородной меди наблюдается упрочнение, т. е. повышение значения НУ, а затем его снижение с ростом числа циклов нагружения. Следовательно, изменения НУ аналогичны отмеченным для сварки того же металла. Упрочнение до некоторых предельных значений НУ при усталостных испытаниях (степень упрочнения возрастает с повышением частоты) объясняют тем, что между процессами генерирования и аннигиляции дислокаций наступает равновесие. Последующее разупрочнение объясняют диффузией (процессами возврата), происходящей с участием вакансий, генерируемых при движении перегибов на дислокациях, причем концентрация вакансий предполагается аномально высокой. [c.132]

Движение дислокаций сопровождается динамическими эффектами. Атомы приобретают кинетическую энергию и совершают колебания около вновь приобретенного положения равновесия. Следовательно, имеет место выделение теплоты образец при пластических деформациях заметно нагревается. Возникают и акустические эффекты. Они могут быть обнаружены даже на самой ранней стадии возникновения пластических деформаций с помощью специальной чувствительной аппаратуры. [c.78]

Экспериментальное изучение [1071 пластифицирующего действия среды на монокристалл алюминия показало, что эффективны вещества, химически взаимодействующие с металлом с образованием мыл. Предварительное введение в среду избыточного количества мыла (выше предельной растворимости в масле) тормозило эффект пластификации. По нашему мнению, это могло быть обусловлено только сдвигом неравновесной реакции растворения металла в сторону равновесия. При изучении моно-кристаллических и поликристаллических железа, цинка и кадмия было также установлено [109], что закрученная проволока закручивается в том же направлении (с затуханием), если ее резко подвергнуть действию травителя, что связано с движением дислокаций после удаления барьера. [c.125]

Поскольку разность сопротивлений в процессе деформации изменяется, равновесие менаду долями сопротивления, очевидно, нарушается. В состоянии механической стабилизации можно предполагать постоянную скорость образования точечных дефектов, из чего следует непостоянная скорость аннигиляции в процессе полу-цикла растяжения (см. рис. 4, а, б). Из-за растущей концентрации вакансий и благоприятных условий напряжения энергия активации, способствующая движению вакансий, уменьшается, из чего следует возрастающая аннигиляция вакансий (см. рис. 4, а). Аннигиляция вакансий происходит как при дислокациях, так и посредством образования малых скоплений вакансий. В полуцикле (см. рис. 4, б) растяжения процесс аннигиляции вакансий уменьшается. [c.174]

Помимо дислокаций, являющихся протяженными дефектами кристаллической решетки, существуют точечные дефекты в виде вакансий (пустот) и внедренных атомов, последние перемещаются между узлами кристаллической решетки. Образование вакансий связано с постоянными колебательными движениями атомов около их положений равновесия в узлах кристаллической решетки. Движение каждого отдельного атома является непериодическим и амплитуды его колебаний представляют собой случайные вели- [c.8]

Для границы, образованной более сложной системой дислокаций, элементарный акт движения связан с преодолением дислокационного взаимодействия и может характеризоваться высокой энергией активации. В этом случае перемещение межфазной границы осуществляется неконсервативно и связано с равновесием и диффузией точечных дефектов, и превращение может развиваться по диффузионной кинетике с энергией активации самодиффузии. [c.24]

Клиновидная микротрещина будет находиться в равновесии с полем напряжений в скоплении, когда ее длина L п Ь, где п — число дислокаций с модулем вектора Бюргерса Ь, вошедших в полость микротрещины [30]. Значение п пропорционально общему числу дислокаций в скоплении перед препятствием. Число дислокаций, в свою очередь, линейно зависит от т и длины скопления, т, е. от расстояния между препятствиями, тормозящими движение дислокаций. Такими препятствиями могут быть границы зерен и блоков, включения примесей и т. п. Поэтому для кристаллических тел с меньшими размерами зерен или же с частым расположением включений [c.117]

На стадии стабильной деформации устанавливается динамическое равновесие между скоростью упрочнения при образовании скоплений скользящих ЗГД и скоростью возврата, обусловленного аннигиляцией ЗГД, образующихся при поглощении решеточных дислокаций. Здесь реализуется кинетическое соответствие между дефектами решетки, входящими в границы зерен и генерируемыми ими (рис. 32). С одной стороны, скопления ЗГД инициируют зарождение решеточных дислокаций, с другой — при диссоциации захваченных границами решеточных дислокаций происходит образование высокоподвижных ЗГД, осуществляющих зернограничное проскальзывание. В то же время движение этих ЗГД связано с зарождением [c.90]

В последнее время усилился интерес к экспериментальному изучению спонтанного возбуждения конвекции в горизонтальных слоях, для которого характерно формирование структур, содержащих большое число дефектов. Помимо обсуждавшихся в 36, п. 3 дислокаций, движение которых исследовалось, например, в [24], реализуются доменные границы между областями, занятыми структурами различного типа [25-29] границы валы - валы , гексагоны - равновесие и гексагоны -валы . Движение доменных границ имеет много общего с распространением фронта фазового перехода роль свободной энергии играет функционал Ляпунова Доменные границы гексагоны — валы неизбежно возникают вблизи боковых границ слоя, занятого гексагональной структурой, и оказывают существенное влияние на процесс перехода от гексагональной структуры к структуре типа валов при возрастании числа Рэлея [29] (см. 36, п. 1). В результате переход осуществляется не в точке 7= 7з потери устойчивости гексагональной структуры, а уже при 7 = 7 < 7з-Сосуществование областей, занятых гексагонами и валами, возможно только в экспоненциально узком интервале значений 7 вблизи 7 - [c.291]

Столь большая скорость роста кристаллов не может быть объяснена тепловым движением, тем более, что мартенситное превращение, как показали опыты, наблюдается и вблизи абсолютного нуля, когда тепловое движение в значительной степени подавлено. Для мартенситного превращения существенное значение имеют напряжения, возникающие при охлаждении и, вызывающие местную пластическую Деформацию — сдвиг. Ниже температуры метастабильного фазового равновесия Тд (см. фиг. 160) этот пластический сдвиг, заключающийся в смещении атомов с их мест в решетке у-же-леза, приводит к перестройке ->а как в плоскости сдвига, так и в примыкающих к ней областях решетки у-железа. Указанный предположительный механизм мартенситного превращения подтверждается тем, что скорость движения дислокаций и скорость роста кристаллов мартенсита одного порядка. [c.187]

Простейший видР. а.— релаксация внутримолекулярного возбуждения, или квеэеровская релаксация. Такая Р. а. происходит, напр., в двухатомных и многоатомных газах, где энергия поступат. движения молекул в звуковой волне переходит в энергию, связанную с колебат. и вращат. степенями свободы молекул, т. е. изменяется заселённость вращат. и колебат. уровней. Др. виды Р. а. структурная релаксация в жидкостях, при к-рой акустич. волна инициирует изменение ближнего порядка в расположении молекул жидкости хим. релаксация, при к-рой под действием звука сдвигается равновесие в хим. реакции. В твёрдом теле звуковая волна нарушает равновесное распределение фононов, что приводит к релаксац. процессам, определяющим решёточное поглощение звука. Один из видов Р. а. в твёрдом теле — релаксация разл. дефектов кристаллической решётки — как точечных, так и линейных дислокаций), связанная с движением дефектов под действием механич. напряжений в упругой волне. При распространении звука в полупроводниках и металлах нарушается равновесное распределение электронов проводимости, что также приводит к релаксации, а следовательно, к дополнит, поглощению звука. [c.328]

Теория Гляйтера-Хорнбогена была видоизменена и в других работах [24, 25]. Результаты оценок, выполненных с помощью видоизмененной модели, были применены целенаправленно для сплава МАР-М 200, характеризующегося высокой объемной долей выделений з -фазы. Проведя тщательное электронно-микроскопическое исследование, нашли, что скорость пластической деформации в сплаве контролируется движением дислокаций от фазы у к фазе у. Авторы исходили не из условия равновесия сил для частичного прохождения первой дислокации сквозь частицу, как это показано на рис.3.5, а из убеждения, что первая дислокация обматывается вокруг частицы некоторой данной кривизны, пока вторая дислокация не протолкнет ее внутрь этой частицы. Условия статического равновесия для ведущей и замыкающей дислокаций дислокационной пары в сверхструктуре представляются как [c.99]

Модель [350] исходит из предположения о том, что дислокации, образованные внутри зерна, перемещаются в граничную зону скольжением [367]. Вдоль границы эти дислокации движутся, комбинируя скольжение и переползание. Скорость проскальзывания пропорциональна составляющей вектора Бюргерса, пЕфаллельной плоскости границы, и определяется переползанием, зависящим от объемной диффузии. Поскольку проскальзывания вызываются движением тех же дислокаций, скольжение которых ведет к деформации зерна, естественно ожидать линейной зависимости между деформацией, обусловленной проскальзыванием, и общей деформацией ползучести е. Такая зависимость, действительно, часто наблюдалась [341-344]. В работе [350] предполагалось также, что либо расстояние от дислокащи до границы- (рис. 14.11) очень мало, либо дислокация перемещается в плоскости границы. Расстояние между дислокациями а рис. 14.11) определяется условием равновесия поля напряжения дислокации и приложенного скалывающего напряжения а 1/т. Скорость неконсервативного движения дислокаций зависит от испускания и поглощения вакансий [368]. Внешнее напряжение определяет только равновесную концентрацию вакансий вблизи ядра дислокации. Путем использования уравнения для скорости переползания изолированной дислокации в бесконечном кристалле разд. 2.1.2) получено уравнение [350] для скорости деформации, вызываемой проскальзыванием [c.218]

Широко распространенной точке зрения, согласно которой деформационное упрочнение при пластическом течении есть результат возрастания сопротивления среды движению носителей деформации за счет изменения характеров как самих носителей, так и барьеров, в определенной мере противостоит релаксационный переход к описанию этого процесса [2] (см. гл. 1). Он предполагает, что рождение, движение и объединение дефектов в более крупные агрегаты, перестройка дефектов внутри агрегатов и преобразование последних связываются со стремлением нагружаемого объекта снизить уровень напряжений. В таком случае следует учитывать, что поле напряжений внутри объекта неоднородно, а наблюдаемое нарастание деформирующего напряжения отражает некий средний уровень. В связи с неоднородностью поля напряжений пластическая деформация также неоднородна, п развивается локализованно в областях концентрации напряжений. Такие представления позволяют использовать синергетический подход к описанию пластической деформации и рассматривать нагружаемый объект как далекую от равновесия диссипативную систему. При этом предполагается диссипация упругой энергии, поэтому данный процесс напрямую связан с релаксацией полей напряжений. В кристаллических твердых телах релаксация напряжений (а следовательно, и диссипация энергии) может осуществляться рождением и миграцией точечных дефектов, рождением и движением (консервативным пли неконсервативным) дислокаций, образованием и перестройкой дислокационных ансамблей, рождением и перемещением дисклинаций и их ассоциатов, перестройкой и миграцией границ различного рода (блочных, доменных, границ фрагментов и ячеек, межзеренных) и, наконец, нарушением сплошности, т. е. образованием трещин. В специфических условиях релаксация осуществля [c.64]

В идеальной кристаллической решетке, в которой атомы -совершают лишь колебательные движения около своих положений равновесия, вообще говоря, процессы диффузии маловероятны. Диффузионное перемещение примесных атомов или собственных атомов решетки всегда связано с наличием в ней простых дефектов— вакансий, междоузельных атомов, дивакансий — и других более сложных дефектов — дислокаций, границ раздела, ваканси-онных и примесных кластеров (скоплений). [c.198]

Введение в структуру сплавов дисперсных частиц фаз внедрения для получения дисперсного упрочнения вызывает повышение предела текучести как за счет сопротивления движению дислокаций со стороны частиц (оач), так и тех микромеханизмов, эффективность которых зависит от концентрации элементов внедрения в твердом растворе (Одэ, (С, N, О), Опэ <Тса). Это обусловлено тем, что в дисперсноупрочненных сплавах при рабочих температурах (0,5—0,77 пл) концентрация элементов внедрения в твердом растворе, находящемся в равновесии со второй фазой, может существенно превосходить их концентрацию в исходном материале. Таким образом, в выражение предела текучести дисперсноупрочненного сплава могут входить следующие слагаемые [c.93]

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]

Разность значений действующих напряжений в зоне стружкообразова-ния (см. рис. 31.1, о, ОМ) предопределяют неоднородность процессов деформации. Материал начинает пластически деформироваться на границе зоны ЬО. По мере приближения деформированного объема к режущей кромке деформация и упрочнение металла возрастают и полностью завершаются на границе зоны КМ деформацией сдвига в области максимальных касательных напряжений под углом ф к направлению движения резца. Движение дислокаций в поле напряжений при пластической деформации вызывает последовательный переход атомов в новое положение. В результате атомы приобретают кинетическую энергию и совершают колебания с большей амплитудой около нового положения равновесия. Таким образом, часть работы, затраченной на перемещение дислокаций, превращается в теплоту. В результате при обработке стали 45 температура металла в конце зоны деформации возрастает до 300 °С, не вызьшая его температурного разупрочнения. 566 [c.566]

В работах Бочека и др. [174, 177] эволюция ансамбля подвижных дислокаций описывается последовательностью неравновесных фазовых переходов стандартной динамической системы от движения одного типа к движениям другого типа (а именно переходов от состояния равновесия к периодическому движению от регулярного движения к хаотическому, от одних хаотических режимов к другим). При этом предполагается, что дислокации образуются и аннигилируют преимущественно в стенках дислокационных ячеек. Стабильность дислокационной субструктуры с общей плотностью дислокаций р контролируется соотношением баланса [c.107]

При т > Tjtp + равновесие линии дислокации становится невозможным и она расширяется в виде двойной спирали, закрепленной в точках А н В (позиции 2—4). Ее краевые компоненты стремятся двигаться в направлении вектора Ь, а винтовые — расходятся перпендикулярно к нему. Благодаря закреплению в точках А и В при движении винтовых компонентов возникнут участки с ориентацией, соответствующей краевой дислокации обратного знака (сечение 3 на рис. 2.17, б). Так как за пределами отрезка АВ один слой атомов над плоскостью скольжения продвинулся в направлении т, то оказавшийся лишним слой атомов под этой плоскостью начинает двигаться в обратном направлении. Краевые компоненты обратного знака около точек закрепления переходят в винтовые компоненты (позиция 4 на рис. 2.17, а), которые сближаются между собой. В результате образуется замкнутая петля линии Дислокации (позиция 5), продолжающая расширяться (сечение 5 на рис. 2.17, б), а оставшийся между точками закрепления А и В участок дислокации повторяет описанную эволюцию, которая характеризует работу генератора петель дислокаций, получившего название источника Франка — Рида. [c.89]

Похожая модель была предложена в работе [365], однако при этом предполагалось, что ряд дислокаций (рис, 14,11) движется вдоль границы на таком большом расстоянии от нее что можно рассматривать движение в идеальной решетке (решетке, на которую не влияет граница). Расстояние следует из равновесия сил 0тталкив и1ия между границей и дислокациями (граница действует на дислокацию силами изображения, создаваемыми разрывностью упругих постоянных в плоскости границы), В работе [365] предполагалось также, что расстояние между дислокациями в ряду а много больше, чем и, кроме того, были учтены влияние конечных размеров бикристалла, а также упругие и диффузионные взаимодействия дислокаций в ряду. Для скорости проскальзывания было получено уравнение [c.219]

Согласно синергетическому подходу наиболее эффективным каналом движения сильнонеравновесной системы к равновесию является конвективное течение. Поэтому деформируемый кристалл стремится сформировать функциональную структуру, элементы которой способ ны осуществлять конвективное течение. Примером такой структуры является ячеистая дислокационная структура в кристаллах с не очень низкой энергией дефекта упаковки Каждая ячейка движется как самостоятельный структурный элемент, испытывая трансляционные и поворотные моды деформации. Движение отдельных дислокаций аккомодирует взаимодействие смежных ячеек. [c.41]

Всякий градиент напряжения вызывает изменение местной концентрации вакансий, которые исчезают или группируются для достижения состояния теплового равновесия и перемещаются по направлению к дислокации или от дислокации в зависимости от знака 1юрмального напряжения, действующего в теле. Тепловое движение атомов в кристаллической решетке не может вызывать появление или исчезновение дислокаций. Поэтому дислокации в объеме тела никогда не бывают в состоянии теплового равновесия и оказываются в состоянии перенасыщения. Ввиду этого отношение плотности дислокаций к числу вакансий или числу атомов внедрения изменяется в зависимости от температуры металла. При повышенной температуре относительное число вакансий увеличивается, и восходящее движение дислокаций становится более интенсивным. [c.117]

Ниже температуры метастабильного фазового равновесия Гц (см. рис. 160) пластический сдвиг, заключающийся в смещении атомов с их мест в решетке у-жачеза, приводит к перестройке y —> а в плоскости сдвига и в примыкающих к ней областях решетки у-же-леза. Указанный предположительный механизм мартенситного превращения подтверждается тем, что скорость движения дислокаций и скорость роста кристаллов мартенсита — величины одного порядка. [c.193]

Случаи, когда катион движется наружу. Когда пленка растет благодаря движению через нее катионов, занимаюш,их положение на наружной поверхности, то преобладают различные факторы. Кроме напряжений, возникаю-ш,их (по соображениям, рассмотренным выше) в тончайших пленках, веш,е-ство пленки должно быть почти свободным от напряжений, и причины разрушения, упомянутые выше, не будут действовать. Но катионы, движу-ш,иеся через металл, оставляют вакансии у основания пленки, и, хотя некоторые из них могут быть адсорбированы дислокациями, другие соединятся вместе, образуя полости, и рано или поздно они будут местами свободно соприкасаться с металлом. Такая слабая опора пленки, вероятно, является причиной разрушения там, где металл подвергся некоторой поверхностной обработке, которая оставила сложную систему внутренних напряжений, отчасти растягивающих и отчасти сжимающих, находящихся в равновесии (см. стр. 105), В том месте, где градиент напряжения высок, переход металла в пленку будет нарушать это равновесие, и если к пленке, где она очень тонка и не имеет опоры, будет приложено очень маленькое результирующее напряжение, то она вероятно сломается. Предположим, например (фиг. 27, стр. 105), что металл до окисления был растянут вблизи поверхности и сжат ниже. После образования пленки растянутый слой частично исчезает, замещаясь пустотой. Очевидно, металл теперь преимущественно сжат, и в своем стремлении расшириться он будет растягивать неподдерживаемую пленку, которая разорвется. Образуется новая пленка, которая разорвется в свою очередь, если остаются достаточные внутренние напряжения. Надо ожидать, что этот процесс залечивания трещин будет продолжаться до тех пор, пока внутренние напряжения не исчерпаются в достаточной мере. Экспериментальные доказательства для залечивания трещин приведены на стр. 165. [c.782]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...