Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
даемый предел текучести металлов настолько ниже теоретического значения. Дислокация - это линейный дефект, образуемый дополнительной полуплоскостью (экстраплоскостью) атомов в кристалле. Два основных вида дислокаций - краевая и винтовая - представлены на рис. 4. На этом же рисунке схематически показано, как дислокации перемещаются, или скользят, по плоскостям скольжения под действием сдвиговых напряжений (т). При каждом шаге перемещения небольшая перегруппировка атомов в области экстраплоскости приводит к уменьшению огромных сдвиговых напряжений, которые потребовались бы в противном случае для перемещения всей плоскости атомов относительно другой. Перемещение дислокации по кристаллу представляет собой консервативное перемещение подобно тому, как разглаживают коврик со складкой, постепенно проталкивая ее по всей его длине. Кроме того, по мере перемещения дислокация определяет подвижную границу между пластически деформированным и недеформированным веществом в этой плоскости скольжения.
Скольжение дислокации. Проскальзывание, также называемое скольжением дислокаций, происходит в металлах потому, что металлические связи
342
Los Alamos Science Number 26 2000
Механические свойства плутония и его сплавов
Рис. 4. Дислокации и их роль в скольжении
Дислокация представляет собой линейный дефект кристаллической решетки, позволяющий одной плоскости кристалла скользить по другой при намного меньших приложенных сдвиговых напряжениях, чем те, которые потребовались бы для этого в идеальном кристалле. Существуют два основных типа дислокаций - краевая и винтовая. Фактически большинство дислокаций искривлены или волнисты, носят смешанный характер, изменяясь от чисто краевой до чисто винтовой.
(а) Краевая дислокация представляет собой просто дополнительную полуплоскость атомов (заштрихована красным цветом), внедренную в кристалл. Линия дислокации, образованная краем этой дополнительной полуплоскости, обозначена знаком перпендикуляра, 1, красного цвета. Если знак направлен острием вверх, то дополнительная полуплоскость находится вверху, и наоборот. Деформация периодической решетки, обусловленная дислокацией, представлена вектором Бюргерса Ь, который определяется разрывом контура Бюргерса, проведенного вокруг дислокации. Дислокация полностью описывается вектором Бюргерса b и ориентацией линии дислокации. Поскольку вектор Бюргерса перпендикулярен линии дислокации, данная краевая дислокация может перемещаться только в одной плоскости скольжения. Кроме того, линия дислокации означает границу между той частью плоскости скольжения, где сдвиг уже произошел (заштриховано синим цветом), и недеформированной областью.
(б) Эта серия поперечных сечений краевой дислокации показывает, как происходит сдвиг на одно межатомное расстояние при ее пробеге через весь кристалл и как на поверхности кристалла образуется ступенька, равная вектору Бюргерса. Линии под каждым разрезом иллюстрируют перемещение дислокации, аналогичное продвижению
складки от одного края коврика до другого, что уменьшает межатомные силы вокруг нее и позволяет скользить всей плоскости относительно другой при меньшем напряжении. Дальнейшее приложение сдвиговых напряжений (х) будет приводить к перемещению дислокаций повторными шагами в плоскостях скольжения кристалла; такой процесс называют скольжением дислокации. Плоскости скольжения дислокации и направления скольжения такие же, как и при сдвиге атомных плоскостей в идеальных кристаллах.
(б)
Ядро дислокации
Дополнительная
туплоскость
Направление
скольжения
дислокации
Линия
дислокации
Линия
дислокации
Дополнительная
полуплоскость
скольжения
дислокации
Ядро
дислокации
(в) Винтовую дислокацию можно представить как разрыв, который распространяется по кристаллу, образуя дополнительную полуплоскость (заштрихована красным цве-
Направление том)> перпендикулярную линии дислокации (красного цвета). Получающееся в результате смещение напоминает винтовую лестницу или резьбу винта. Сама винтовая дислокация представляет собой ось, вокруг которой закручена спираль. Для винтовой дислокации вектор Бюргерса b параллелен линии дислокации. Следовательно, любая плоскость, содержащая винтовую дислокацию, может выступать в роли плоскости ее скольжения. И снова, линия дислокации означает границу между уже деформированной (заштриховано синим цветом) и недеформированной областями.
Вектор Бюргерса b винтовой дислокации также определяется как участок разрыва контура Бюргерса вокруг дислокации.
(г) Смешанная дислокация представляет собой сочетание винтовой и краевой ориентации. Заметим, что линия винтовая дислокации в случае смешанной дислокация дислокации искривлена
Number 26 2000 Los Alamos Science
343
Механические свойства плутония и его сплавов
(а) Положительное переползание
Lyar і Дополнительная
/ полуплоскость
о о о • о о о о о о • о о о о о ою о о о о о#* о о
О О O1OO о OOOOOO
Шаг Il
о о о • о о о
OOOIOOO 000*000 О О OOO1O о О О O2O о о OOOOOO
