Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Существует много возможных комбинаций пересечения дислокаций; одной из простейших является пересечение двух краевых дислокаций, движущихся по плоскостям, нормальным друг другу. На фиг. 3.18 линии дислокации и их векторы Бюргерса расположены под прямыми углами друг к другу. Краевая дислокация AB движется по своей плоскости скольжения и при пересечении краевой дислокации CD образует на ней ступеньку EF (фиг. 3.18, б); ступенька имеет тот же вектор Бюргерса,. что и остальная часть дислокации, так что она будет свободно двигаться вместе с ней. Высота ступеньки EF равна, очевидно, величине вектора Бюр-
6
Фиг. 3.18. Взаимное пересечение двух краевых (а и б) и двух винтовых (в) дислокаций.
Элементарная теория дислокаций
63
герса Ъав движущейся дислокации AB. Поскольку линейное натяжение дислокации приближенно равно GU1, а высота ступеньки равна Ь, энергия ступеньки составляет приліерно Gb3.
Во многих случаях ступеньки могут быть серьезным препятствием для движения дислокаций, например при пересечении двух винтовых дислокаций (фиг. 3.18, в). Так же, как и в описанном выше случае, движущаяся винтовая дислокация AB, пересекая неподвижную винтовую дислокацию CD, образует ступеньку EF1 но вектор Бюргерса получающейся дислокационной линии CEFD теперь нормален ступеньке EF1 которая, таким образом, являетсн малым участком краевой дислокации. Направление легкого движения краевой дислокации лежит в плоскости, содержащей линию дислокации и вектор Бюргерса, т. е. в случае ступеньки EF оно совпадает с осью винтовой дислокации CD. Но дислокация CD движется в направлении, нормальном ее винтовой оси, и ступенька EF вынуждена двигаться вместе с другими участками дислокации CE и FD. Это может происходить только путем неконсервативного движения, т. е. переползания, так что при движении ступеньки вперед будет порождаться ряд вакансий или же междоузельных атомов, в зависимости от направления вектора скольжения. Лишняя полуплоскость краевой дислокации должна двигаться с поглощением либо вакансий, либо междоузельных атомов. Такой процесс требует дополнительной энергии, вследствие чего ступенька не может двигаться так же быстро, как остальная часть дислокации, и будет отставать от нее и удлиняться. Такого же типа краевая ступенька образуется на движущейся дислокации AB.
Это геометрическое рассмотрение показывает, что в тех условиях, когда происходит пересечение дислокаций, винтовые дислокации становятся менее подвижными, чем краевые. С другой стороны, винтовые дислокации могут легче переходить с одной плоскости на другую, если эти плоскости имеют общее направление скольжения. Теперь имеется достаточно экспериментальных доказательств образования ступенек на дислокациях, которые часто наблюдаются при электронномикроскопических исследованиях тонких фольг (гл. 4). Кроме того, большое число различных экспериментов указывает на то, что во время пластической деформации порождаются точечные дефекты, в частности вакансии (гл. 10).
§ 15« Диполи
Наблюдения методом электронной микроскопии тонких фольг [37] показывают, что одной из важных особенностей деформации металлических кристаллов является образование достаточно устойчивых пар, состоящих из параллельных положительной и отрицательной дислокаций, которые называются диполями (фиг. 3.19). Для объяснения возникновения этих конфигураций был предложен ряд механизмов; некоторые из них схематически изображены на фиг. 3.20. Первый механизм предусматривает наличие большой ступеньки, образующейся на винтовой дислокации при слиянии ряда малых ступенек (фиг. 3.20, а). Если эта ступенька имеет краевой характер, то она будет постепенно отставать от дислокации, образуя «вожжи» из двух длинных краевых дислокаций противоположного знака на двух плоскостях скольжения, отстоящих друг от друга на расстоянии, равном величине ступеньки. В другом варианте на дислокации могут образовываться, например путем поперечного скольжения (гл. 4), две соседние ступеньки (фиг. 3.20, б), связанные отрезком дислокации, который затем под действием приложенного напряжения прогибается в форме диполя в одной плоскости скольжения 138].
Третий механизм, иллюстрируемый на фиг. 3.20, в, заключается в том, что две дислокации противоположного знака, находящиеся на параллельных
64
Глава З
плоскостях скольжения, вытягиваются на какой-то части своей длины параллельно друг другу. Поперечное скольжение на одном конце отрезка
Ступенька
Ф и г. 3.19. Дислокационные диполи в твердом растворе медь — индий (электронная микрофотография, X 40 ООО) (Кордерой).
приводит к образованию диполя и дислокации со ступенькой [39]. Можно ожидать, что этот механизм хорошо действует тогда, когда расстояние между
линиями скольжения мало (~300 А), что приблизительно соответствует средней ширине наблюдаемых диполей. Слабым местом механизмов, включающих поперечное скольжение, является то, что диполи могут образовываться при температуре 4,2 К, когда в отсутствие термической активации поперечное скольжение может происходить лишь при очень высоких напряжениях.
