1tom - 0592.htm
631
едали от осп Д. может быть проанализировано методами упругости теории, к-рые заменяют Д. геом. линией. Д. характеризуется величиной и направлением Ь и единичным вектором касательной т к е╦ линии. Распределение пары векторов 6, т позволяет описывать лю--бое распределение Д. в кристалле.
Д. порождают вокруг себя упругие деформации и напряжении, поэтому являются источниками упругих полей в кристалле {см. Упругость). Упругие деформации вокруг Д. по своему распределению в кристалле напоминают моги, поле пост, тока, контур к-рого совпадает с линией Д., а сила к-рого пропорц. Ь. Напр., у винтовой Д., направленной но оси 2, поля тензора деформаций
вектор 6 направлен по оси z, то /*= Ьаху. Равновесная форма Д. определяется условием равенства силы / и сил неупругого происхождения, аналогичных силам трения.
Дислокация и пластичность кристаллов. Под действием сдвиговых напряжений Д. могут перемещаться в кристалле, вымывая его пластич. деформацию (рис. 5). Бели в движение вовлечено большое число Д., то
скорость пластич, деформации епл прямо пропорц.
плотности р движущихся Д. и их ср. скорости V. ЕПЛ~ = Ьру, где Ъ ≈ величина вектора Бюргсрса отдельной Д.
Рис. 3. Поля упругих напряжений вокруг краевых дислокаций в кристалле Si, выявленные по наблюдению фотоуиру гости; линии дислокации перпендикулярны плоскости рисунка.
и тензора напряженк о,^ имеют следующие отличные от нуля компоненты в цилиндрических координатах г, ф:
Здесь G ≈ модуль сдвига (см. Модули упругости).
Поле напряжений обусловливает собственную упру-
гую энергию Д., пропорц. б2 и по порядку величины рав-
ную 10~4 эрг на 1 см е╦ длины. Поля напряжений вблизи
отд. Д. в прозрачных кристаллах наблюдаются с помощью поляризов, света (рис. 3; см. Поляриаационно-оптический метод исследования напряжений). Наличие упругих полей приводит к взаимодействию Д., похожему на взаимодействие контуров с пост, током. Ото взаимодействие определяет равновесное распределение
Рис. 4. Граница раа ориентире в а иных блоков, образованная краевыми дислокациями.
Д. в дислокац. скоплениях. Форма скопления Д. в плоскости скольжения характеризует свойства незаверш╦нной полосы сдвига. Устойчивое скопление прямолинейных краевых Д. в слое, перпендикулярном плоскости скольжения, пая. дислокационной стенкой и вызывает разоршштацию кристаллич, блоков, т. е. моделирует границу блоков в кристалле (рис. 4).
Д. как источник упругого поля испытывает действие силы, обусловленной сдвиговыми напряжениями в кристалле и напоминающей силу действия магн. доля на проводник с током. Величина силы, приложенной к единице длины линии Д., равна /=&а, где а ≈ соответствующая сдвиговая компонента тензора напряжений Напр., если краевая Д. параллельна оси z и се
РИС. 5. Схема пластической деформации в результате скольжения дислокации.
Т. о., Д.≈ носители пластичности монокристалла. Многие проявления пластичности кристаллов связаны с разл. видами движения отд. Д. или целых их рядов и скоплений.
Расположение атомов в ядре краевой Д. приводит к выводу, что е╦ перемещение на 1 атомный шаг вдоль плоскости скольжения связано с малыми относит, перу-мощениями атомов в ядре Д. Поэтому скольжение Д. должно происходить при сравнительно малых внеш. нагрузках. Напряжения, при к-рых начинается скольжение Д., определяют микроскопич. продел упругости о$ монокристалла; при достижении такой сдвиговой нагрузки кристалл теряет упругость, в н╦м начинается пластич. деформация. Величина GS оказывается в 10а≈ 104 раз меньше модуля сдвига монокристалла G. При отсутствии Д. идеальный монокристалл не должен обладать пластичностью вплоть до напряжений 0,1 G. Т, о., обусловленная скольжением Д. малая величина GS является физ, причиной того, что сдвиговая прочность реальных кристаллов с Д. на неск, порядков ниже таковой для бездислокац. монокристаллов. Сдвиговую прочность, близкую к предельной, могут иметь лишь топчайшие нитевидные кристаллы, толщины к-рых измеряются мкм и к-рые часто образуются пут╦м спирального роста вокруг одиночных винтовых Д.
Скольжение Д. не вызывает локального изменения объ╦ма или плотности кристалла и поэтому над. кон-
Рис. 6. Переползание красной дислокации» сопровождающееся изменением мисла точечных дефектов в кристалле.
сервативным движением. Существует поконсервативнее движение. Д,, или п е р е п о л я а н и о, при к-ром краевая Д. смещается в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения. Переползание связано с неупругим изменением плотности кристалла вдоль Линии Д. и происходит путем «наращивания» или «растворения» атомных рядов на краю «лишней» атомной полуплоскости, что, в свою очередь, сопровождается образованием или исчезновением вакансий и межузель-ных атомов (рис. 6), Бели псреползание вызвано постоянным сдвиговым напряжением, то связанный с этим перенос материала осуществляется за сч╦т диффузии атомов или вакансий па кристалла к линиям Д., и направление диффузионных потоков зада╦тся тензором напряжений. Т. к. коэф. диффузии резко уменьшаются с понижением темп-ры, то переползание Д. с заметной скоростью происходит только при достаточно
и
637
")
}
