Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Вектор Бюргерса частичной дислокации Франка равен -^-а [111] ц в тетраэдре Томпсона (фиг. 10.5) она обозначается как иЛ, ?i? и т. д. Устранение слоя дефекта упаковки для получения призматической петли, происходящее в закаленном алюминии, включает реакции) частичной дислокации Франка с частичной дислокацией Шоклн (иВу аС и т. д.). так что
-і-в[Ш| + -ів[Н2і->-ія[110і.
Эта реакция в обозначениях, пришлых для тетраэдра Томпсона, записывается как
Ла h а5-> AB-
Взаимодействие дислокационных нетель с вакансиями подтверждается тем наблюдаемым фактом, что петли отсутствуют вблизи границ зерен (фиг. 10.2) и дислокации. Границы зерен являются эффективным стоком для вакансии
232
Глава 10
и уменьшают пересыщение в области шириной до 1 мкм с каждой стороны от границы. Дислокации также могут поглощать избыток вакансий из своих окрестностей и становиться ступенчатыми. Исследования методом автопон-ной микроскопии [42] дали доказательства взаимосвязи вакансий с дислокационными петлями.
Ф
Л"
а
-1
ff
O У
5000 А
Фиг. 10.3. Петли дефектов упаковки в очищенном зонной плавкой закаленном алюми-
пии чистоты 99,9999% (электронные микрофотографии) [9].
Ha микрофотографии б, снятой позднее, чем а, видны изменения, обусловленные нагреванием электронным пучком во время наблюдения.
Можно металлах
ожидать, что сидячие дислокации Франка будут устойчивы с низкой энергией дефекта упаковки, в которых устранение дефекта упаковки энергетически не выгодно. В золоте, закаленном от 910—1000° С и затем состаренном в интервале 100—250°С, дефекты имеют форму тетраэдров, а не дисков, и грани тетраэдров являются дефектами упаковки [10] (фиг. 10.4). В зависимости от ориентировки поверхности наблюдаемой фольги тетраэдры на электронных микрофотографиях выглядят треугольниками, квадратами или более сложными фигурами. Типичные значения размера дефектов от 200 до 750 А, а их плотность порядка 1014 см~3. Если предположить, что эти дефекты также возникают путем захлопывания агрегатов вакансий, то для получения дефектов достаточна концентрация вакансий около 10~5. Происхождение тетраэдра дефекта упаковки также связано с образованием дисков вакансий по плотно упакованным плоскостям и их захлопыванием, в результате которого создаются сидячие петли. Форма этих петель отражает симметрию плотно упакованной плоскости: они треугольные, ограниченные тремя плотно упакованными направлениями. В тетраэдре Томпсона три стороны основания обозначены CD, DB и ВС (фиг. 10.5, а). Вектор Бюргерса такой треугольной
2500A
Фиг. 10.4. Тетраэдры дефектов упаковки в золоте, закаленном от 1000 °С (электронная микрофотография) (Коттерил). Ориентация фольги <112>.
Образование точечных дефектов в металлах
233
дислокации Франка равен аА (нормаль к плоскости BCD). Эта дислокация расщепляется вдоль каждой стороны треугольника следующим образом (фиг. 10.5, б):
|a[lll]^-ia[101] + -ia[121], аА a? + $А.
По двум другим сторонам треугольника расщепление происходит аналогичным образом:
а А —»- ctY "т* уА, а А аб + 6^4.
Используя правило Франка, можно легко показать, что каждая из этих реакций энергетически выгодна. Дислокации с вектором типа -я- а <101>
а o
Фиг. 10.5 Геометрия тетраэдров дефекта упаковки [10].
a — тетраэдр Томпсона ABCD: а, ?, V и б — середины граней; б — выгибание частичных дислокаций $А, уА и OA в плоскостях скольжения ACD, ADB и ABC; в — соотношение метлу тетраэдром дефекта ABCD и тетраэдром векторов Бюргерса а&уб.
лежат вдоль сторон треугольника и являются сидячими дислокациями вер-
шинного типа (гл. 3), тогда как дислокации с вектором типа-g-a (121) —
это нормальные частичные дислокации Шок ли, которые могут скользить по плоскостям ?, у и б соответственно. Удаляясь от вершинных дислокаций с век-
тором-g- a (101), они остаются связанными с ними участком дефекта упаковки
(фиг. 10.5), который постепенно увеличивается до тех пор, пока на его пути не встретится частичная дислокация Шок ли. Последние располагаются вдоль других ребер тетраэдра DA, BA и CA, где они также образуют три вершинные дислокации, что в целом создает стабильную тетраэдрическую конфигурацию дислокаций, разделенных дефектами упаковки.
Конечные реакции для образования трех вершинных дислокаций вдоль ребер DA, BA и CA имеют вид
§А + Ay-* ?v,
уА + Ao уб,
OA + AP -V 6?;
они образуют тетраэдр дефекта упаковки (фиг. 10.5, в), все ребра которого являются вершинными дислокациями с вектором Бюргерса типа ?y и т. д., или в других обозначениях
Общий результат состоит в том, что каждая дислокация типа -^- a(lll) дает две дислокации -^-a (101); такая реакция является энергетически выгодной.
234
Глава 10
Тетраэдры дефектов упаковки наблюдались также в закаленном серебре [И], но вместе с дислокационными петлями, тогда как в меди основной структурной составляющей были петли дислокаций [12]. Эти результаты подтверждают, что энергия дефекта упаковки возрастает для указанных металлов в последовательности: золото, серебро, медь, но, вероятно, очень сильно сказывается наличие примесей. Петли были обнаружены также в^никеле [13], который имеет относительно высокую энергию дефекта упаковки.
