Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
Дислокации могут перемещаться двумя существенно разными способами: скольжением (консервативное движение) и переползанием (неконсервативное движение).
При движении скольжением линия дислокации перемещается в своей плоскости скольжения параллельно вектору Бюргерса. Схе-
? 5'
ъ \ Л ¦
? ' 1 А ? 1 Д.
Т , ? ,
\ -4 А
9' 1 1
—л
ь
рг п
| г, 1 ГП
—п
Рис. 20. Движение краевой дислокации скольжением
Рис. 21. Движение краевой дислокации переползанием
матически это движение для краевой дислокации иллюстрируется на рис. 20. Пусть в исходном состоянии кристалл имеет лишнюю полуплоскость вР. Под действием силы Р разрывается соседняя плоскость СРЯ, нижняя ее часть смыкается с полуплоскостью СР, образуя нормальную плоскость йН, а верхняя часть, сместившись вправо, образует новую полуплоскость СР". Результатом этого будет перемещение линии краевой дислокации (проходящей через точки Р и Р" перпендикулярно плоскости рисунка) в своей плоскости скольжения тп вправо параллельно вектору Бюргерса Ъ. При подобном перемещении дислокации часть кристалла над плоскостью скольжения тп сдвигается на один период решетки (на величину вектора Бюргерса) по отношению к нижней части, что равносильно пластической деформации кристалла. Следует обратить внимание на то, что при описанном перемещении линии дислокации на одно межатомное расстояние смещение отдельных атомов оказывается малым по сравнению с величиной Ъ (т. е. перемещения или переноса материальных частиц практически не происходит), чем и объясняется то, что подобная коллективная атомная перестройка, обеспечивающая движение дислокаций, может происходить под действием сравнительно небольших сил.
Иную физическую природу имеет движение дислокаций переползанием. При этом движении линия дислокации перемещается в направлении, перпендикулярном плоскости скольжения и вектору
Бюргерса, т. е. линия дислокации переходит из одной плоскости скольжения в другую. Схематически этот процесс можно представить следующим образом (рис. 21). Допустим, что в кристалле с краевой дислокацией линия дислокации проходит через точку Р (Рв — лишняя атомная полуплоскость). Предположим, что атом из регулярного узла решетки 1 перешел, оставляя в узле вакансию, в положение Р", как бы достраивая полуплоскость РС, другой атом из узла 2 перешел в положение Р"' и т. д. Указанный процесс будет равносилен перемещению линии дислокации вниз перпендикулярно вектору Бюргерса из одной плоскости скольжения (тп) в другие (т"п" и т. д.). Можно представить и обратный процесс. Атом из положения Р на краю лишней полуплоскости переходит, оставляя там вакансию, в какой-либо незанятый узел решетки 3, как бы укорачивая при этом полуплоскость РС Это будет равносильно перемещению линии дислокации вверх из положения Р в Р', т. е. в другую плоскость скольжения (т'п').
Из сказанного ясно, что движение дислокаций переползанием связано с массопереносом вещества — диффузией атомов (и соответственно вакансий) в решетке. Это требует дополнительной энергии активации, поэтому движение переползанием является более трудным, чем движение скольжения, осуществляется более медленно и только при сравнительно высоких температурах, обеспечивающих энергичное тепловое движение частиц. Из описанного механизма движения дислокаций переползанием следует, что подобное движение сопровождается образованием вакансий или, наоборот, их исчезновением, другими словами, дислокации могут являться источником или ловушкой («стоком») вакансий.
Винтовые дислокации могут передвигаться скольжением в направлении, перпендикулярном линии дислокации в плоскости скольжения или в направлении, перпендикулярном последней, но в противоположность краевым дислокациям не могут двигаться за счет диффузии атомов.
В реальных кристаллах обычно существуют препятствия различного характера, затрудняющие движение дислокаций. При встрече в процессе движения дислокации могут сливаться, образуя новую дислокацию (ее вектор Бюргерса равен сумме векторов Бюргерса исходных дислокаций), динамические свойства которой могут резко отличаться от свойств исходных дислокаций, в частности, она может оказаться не способной к легкому перемещению за счет скольжения (такая дислокация называется сидячей). Это объясняется тем, что плоскость скольжения, формально задаваемая линией дислокации и ее вектором Бюргерса, совпадает с некоторой кристаллографической плоскостью в кристалле. Однако далеко не всякая кристаллографическая плоскость является плоскостью легкого скольжения (набор системы плоскостей скольжения в кристалле определяется особенностями его структуры). Если при образовании новой дислокации ее линия оказывается в подобной плоскости, движение дислокации будет затруднено и она превратится в
95
94
сидячую дислокацию. Сидячая дислокация как бы блокирует движение других дислокаций, являясь стопором для их движения. Отсюда следует, что взаимодействие дислокаций может мешать процессу их движения.
Препятствием для движения дислокаций могут служить мелкодисперсные частицы другой фазы, как бы закрепляющие линию дислокации на ее отдельных участках. Эти частицы останавливают движение дислокаций и возле них может возникнуть их скопление. Возникающие в результате этого напряжения на головную дислокацию, задерживаемую частицей примеси, способны заставить ее выйти (переползти) из своей плоскости скольжения в плоскость над или под препятствием, где она может миновать препятствие.
