Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Следствием отсутствия лишней атомной полуплоскости в случае винтовой дислокации является то, что она менее стеснена в своем движении, чем краевая дислокация. Чтобы краевая дислокация могла смещаться выше или ниже принадлежащей ей плоскости скольжения (фиг. 3.3), необходимо, чтобы лишняя полуплоскость теряла или приобретала атомы. Такой тип движения называется неконсервативным в отличие от консервативного движения, которое имеет место при смещении дислокации по своей плоскости скольжения. Очевидно, для неконсервативного движения требуется диффузионное перемещение атомов либо к дислокации, либо от нее, а этот процесс требует термической активации. G другой стороны, винтовые дислокации способны легко двигаться по любой цилиндрической поверхности, ось которой соответствует направлению скольжения, т. е. они могут переходить с одной плоскости скольжения на другую, примыкающую к первой и имеющую общее с ней направление скольжения.
Ф и г. 3.5. Модель винтовой дислокации из шаров и проволоки [10].
§ 3. Дислоиационные петли
До сих пор говорилось только о прямых дислокационных линиях, каждый конец которых выходит на грань кристалла, однако возможно рассмотрение ограниченной области деформации ABCD1 полностью лежащей внутри кристалла. Она может быть отделена от недеформированного материала
Элементарная теория дислокаций
45
дислокационной ливней в форме кольца или петли (фиг. 3.6). Кольцо должно состоять из смешанных в различной степени краевой и винтовой дислокаций. Линия будет чисто краевой в точках BvD и чиста винтовой в точках Л а С.
Направление
Плоскость ^ скольжения/'
снольжсния
Фиг. 3.6. Дислокационная петля.
Это легко продемонстрировать на модели ,из шаров путем введения во внутреннюю часть модели прямоугольной области скольжения, после чего становится очевидным, что противоположные стороны прямоугольника являются краевыми дислокациями разных знаков, а две другие стороны — винтовыми дислокациями также разных знаков.
Фиг. 3.7. Краевая ж винтовая ком- Фиг. 3.8. Призматическая дислокационная поненты дислокации. петля.
Любую произвольную линию дислокации легко разделить на краевую и винтовую Компоненты. Если AB — линия дислокации, которая составляет угол O со своим вектором Бюргерса Ь, то она может рассматриваться как сумма двух дислокаций с векторами Бюргерса bi и Ьа (фиг. 3.7), причем
bi = Ь sin 9 ' (краевая компонента), bfl = b cos 0- (винтовая компонента),
Таким^ образом, вектор Бюргерса дислокационной линии AB является суммой векторов Бюргерса составляющих дислокаций.
46
Глава З
Однако возможна дислокационная петля, которая является полностью-краевой. Такой случай показан на фиг. 3.8, где изображено формирование-призматической дислокации путем вдавливания в кристалл призматического-индентера по площади ABCD. Если направлением скольжения является АР> то четыре сегмента дислокации PQ1 QR4 RS1 SP1 которые представляют собой границу между сдвинутой и несдвинутой областями кристалла, перпендикулярны направлению скольжения и являются поэтому краевыми по своему характеру. Очевидно, что при такой ситуации можно получить краевую линию дислокации различной формы, меняя форму индентера, но эта линия, конечно, не будет лежать в одной плоскости скольжения^ и неизменным будет оставаться только направление скольжения.
§ 4. Сила, действующая на дислокацию
В результате приложения к кристаллу внешних напряжений появляется: сила, действующая на дислокации внутри кристалла- Мотт и Набарро [Ht определили эту силу следующим образом.
Рассмотрим прямоугольную плоскость скольжения шириной Z1 и длиной Z2, к которой приложено напряжение сдвига т. Сила, действующая на плоскость скольжения, равна T1Z1Z2. Если дислокационная линия длиной: Z1 с вектором Бюргерса b перемещается от одного конца плоскости скольжения до другого, т. е. на расстояние Z21 то возникает смещение величиной Ъ~ Таким образом, работа, производимая при процессе скольжения, равна TZ1Z2^.
Если на единицу длины дислокационной линии приходится сила F7. то полная сила на всю линию дислокации равна Flt и работа, производимая дислокацией при движении на расстояние Z2, определяется выражением; Fl1I2.
Эти два выражения для производимой работы, одно из которых относится ко всей плоскости скольжения, а другое — только к дислокации,, должны быть равны, т. е.
FIiI2 = xlil2b,
или
F = тЬ. (3.4>
Таким образом, сила, действующая на дислокацию, является произведением напряжения сдвига на вектор Бюргерса. Эта сила действует вдоль плоскости скольжения нормально дислокации, какой бы конфигурации она ни была (например, сложная по форме петля), и направлена в материале туда, куда дислокация еще не прошла. Это аналогично давлению, производимому газом на стенки содержащего его сосуда.
§ 5. Напряжение движения дислокации
Движение дислокационной линии по плоскости скольжения кристалла подразумевает, что силы межатомного взаимодействия, направленные поперек этой плоскости, преодолеваются при осуществлении ряда локальных перемещений, определяемых периодическим полем напряжений решетки. Это явно отличается от процесса макроскопического сдвига, при котором все связи разрываются одновременно. Представляется очевидным, что-с помощью дислокации общая сдвиговая деформация будет осуществляться при приложении гораздо меньшего внешнего напряжения, чем процесс, включающий одновременный разрыв по плоскости скольжения всех атомных связей.
