Какими способами могут перемещаться дислокации в металле
Обновлено: 19.09.2024
Плоская петля смешанной дислокации, как и любая другая дислокация, является границей зоны сдвига. Если вектор сдвига находится в плоскости петли, то петля отделяет область плоскости скольжения внутри неё, где сдвиг уже прошёл, от области, лежащей вне петли и ещё не охваченной сдвигом. Скольжение развивается при расширении петли. Дислокационные петли играют важную роль в процессах пластической деформации.
Под действием одних и тех же касательных напряжений участки петли с краевой ориентацией должны скользить вдоль вектора сдвига в прямо противоположные стороны, так как эти участки имеют разный знак. Под действием тех е напряжений участки петли с винтовой ориентацией должны скользить перпендикулярно вектору сдвига в прямо противоположные стороны, так как эти участки имеют разный знак. Следовательно, участки дислокационной петли удаляются один от другого. Следовательно, движутся в разные стороны и участки смешанной ориентации, и вся петля расширяется, увеличивая зону сдвига, заключённую внутри неё.
Когда распространяющаяся дислокационная петля достигает внешней поверхности кристалла, верхняя часть его оказывается сдвинутой по отношению к нижней.
Рассмотренный случай движения смешанной дислокации относится к плоским поверхностям скольжения. Более общий случай – криволинейная дислокация, линия которой не лежит в одной плоскости. Такая дислокация может образовывать и замкнутую петлю, не лежащую в одной плоскости. Из-за наличия участков с винтовой ориентацией, смешанная ориентация может совершать и поперечное скольжение.
Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами. Атмосферы Коттрелла и Снука. Торможение дислокаций. Взаимодействие дислокаций друг с другом: взаимодействие дислокаций одного знака и разных знаков; взаимодействие дислокаций с перпендикулярным вектором Бюргерса. Образование подвижных и неподвижных порогов. Перемещение и взаимодействие винтовых и смешанных дислокаций.
При взаимодействии дислокаций с точечными дефектами (вакансиями и межузельными атомами) происходит взаимодействие упругих полей напряжений линейных и точечных дефектов. Межузельные атомы притягиваются в области растяжения ядра дислокации, вакансии к области сжатия. В результате присоединения вакансий или межузельных атомов к краю экстраплоскости, на последней образуется ступенька. Точечные дефекты при этом исчезают. В процессе медленного присоединения краем экстраплоскости дислокации вакансий и межузельных атомов, они скапливаются вблизи дислокаций, внося дополнительные искажения в решётку.
При движении дислокаций в кристалле происходит взаимодействие их друг с другом. Оно сложно и многообразно. Наиболее простым является взаимодействие двух дислокаций, расположенных в одной плоскости скольжения. По обе стороны плоскости скольжения, решётка около дислокации искажена по-разному. Если дислокации имеют один знак, то при их сближении будут взаимодействовать участки решётки с искажениями одного знака, что должно привести к усилению нарушения строения решётки. В этом случае одноимённые дислокации отталкиваются.
Когда дислокации имеют противоположные знаки, их сближение под действием касательного напряжения приводит к уменьшению искажений решётки, т.к. сжатые и растянутые участки совмещаются. Следовательно, обе дислокации притягиваются, что приводит к их исчезновению. Винтовые дислокации, расположенные в одной плоскости скольжения, взаимодействуют аналогично краевым дислокациям.
Взаимодействие дислокаций, расположенных в соседних параллельных плоскостях скольжения, более сложно (рисунок 30). Если краевые дислокации имеют разный знак, то при встрече происходит аннигиляция (взаимное уничтожение). Когда дислокации обращены друг к другу растянутыми участками решётки, в месте их слияния образуется ряд вакансий, расположенных вдоль линии дислокации (рис.30.а). Если дислокации обращены друг к другу экстраплоскостью, то в зоне их слияния образуется ряд дислоцированных или межузельных атомов (рис.30.б).
Рисунок 30 – Схема слияния дислокаций, расположенных на смежных плоскостях скольжения (а, б), и взаимодействия краевых дислокаций в параллельных плоскостях (в, г)
Дислокационным диполем называются две параллельные, расположенные одна на другой дислокации с противоположными векторами Бюргерса. Такое объединение дислокаций устойчиво благодаря тому, что они притягиваются, но не могут аннигилировать из-за несовпадения плоскостей скольжения.
Взаимодействие винтовых дислокаций на параллельных плоскостях скольжения имеет более простой характер, так как искажения решётки вокруг них одинаковы по обе стороны плоскости скольжения. Дислокации одного знака в этом случае отталкиваются, а противоположного – притягиваются.
При пересечении дислокаций, расположенных на пересекающихся плоскостях скольжения, на них возникают пороги – ступеньки (рисунок 31). Величина порога на одной дислокации соответствует вектору Бюргерса другой дислокации. Рассмотрим случаи встречи двух краевых дислокаций с взаимно перпендикулярными векторами Бюрегрса. Краевая дислокация АВ с вектором Бюргерса b1 движется в плоскости скольжения Q и пересекает краевую дислокацию CD с вектором Бюргерса b2, лежащую в плоскости Р (рис.31.а). В результате, часть кристалла перед плоскостью скольжения Q смещается вниз на один период решётки относительно части кристалла за плоскостью Q (рис.31.в). На плоскости Р образуется ступенька, а дислокация CD оказывается разделённой на части CM и MD, лежащие в соседних параллельных плоскостях скольжения. Отрезок ММявляется порогом дислокации с вектором Бюргерса b3. Порог имеет краевую ориентацию. Он подвижен и не тормозит продвижение дислокации CD.
Рисунок 31 – Взаимодействие краевых дислокаций с взаимно перпендикулярными векторами Бюргерса
В случае взаимодействия двух краевых дислокаций с параллельными векторами Бюргерса, на обеих дислокациях образуются неподвижные пороги винтовой ориентации, тормозящие движение этих дислокаций. При пересечении краевых дислокаций с произвольно ориентированными друг относительно друга векторами Бюргерса, на дислокациях образуются пороги смешанной ориентации.
Винтовая дислокация может пересекать неподвижную краевую. Когда вектор Бюргерса винтовой дислокации совпадает с плоскостью скольжения краевой, при пересечении дислокаций образуется ступенька с винтовой ориентацией. В случае взаимно перпендикулярных векторов Бюргерса винтовой и краевой дислокации образуется ступенька с краевой ориентацией. Если наоборот, неподвижная винтовая, и к ней движется краевая дислокация, то с приближением винтовой поверхности краевая дислокация постепенно искривляется и после пересечения на краевой дислокации образуется подвижный порог с краевой ориентацией, а на винтовой – неподвижный порог, имеющий краевую ориентацию. При пересечении двух винтовых дислокаций на них образуются пороги с краевой ориентаций.
Таким образом, в зависимости от вида дислокации, пороги могут быть подвижными и неподвижными, т.е. способными или неспособными к дальнейшему перемещению. В любом случае их образование тормозит движение дислокаций, что приводит к упрочнению металлов. Торможение обусловлено тем, что направление легкого скольжения таких порогов не совпадает с направлением скольжения дислокаций, образовавших пороги при своём пересечении.
Лекция 5. Основные типы дислокаций: краевые, винтовые и смешанные дислокации
Дислокации принадлежат к линейным несовершенствам кристалла. Первоначально представления о дислокации были введены в физику твёрдого тела в 1934 году для того, чтобы объяснить несоответствие между наблюдаемой и теоретической прочностью и описать атомный механизм скольжения при пластической деформации кристаллов. Численные теоретические значения скалывающих напряжений, необходимых для деформации оказываются больше экспериментальных в 10- 10раз. Такая разница между расчётной и экспериментальной величинами свидетельствует о том, что механизм процесса сдвига при деформации, основанный на предположении, что части кристалла при этом смещаются относительно друг друга вдоль плоскости скольжения как жесткие системы, не соответствует реальности. Это объясняется тем, что в кристалле, находящемся под внешним напряжением, взаимодействуют уже существующие в нём и возникающие под воздействием внешнего напряжения особого рода дефекты кристаллической решётки. Впоследствии теория дислокаций получила широкое развитие и стала применяться для анализа самых разнообразных явлений в металлах и сплавах. При этом, если на первых этапах развития этой теории представления о дислокациях были чисто гипотетическими, то затем были получены прямые доказательства их существования, а в настоящее время используются разнообразные экспериментальные методы изучения дислокаций в металлах и сплавах.
Схема краевой дислокации показана на рис.20. Если в кристалле сделать надрез по плоскости АВСД и сдвинуть части кристалла вдоль плоскости надреза, перпендикулярно к краю надреза, что полученная граница АВ между участком, где скольжение уже произошло, и ненарушенным участком будет краевой дислокацией (рис.20.а). Представим себе, что в части кристалла по каким либо причинам появилась лишняя полуплоскость атомов, так называемая экстраплоскость. Вблизи края экстраплоскости решётка сильно искажена. В этом участке кристаллов против n атомов одного ряда располагается n+1 или n-1 атомов другого ряда. Выше края экстраплоскости (линия АВ) межатомные расстояния меньше параметра решётки, а ниже края – больше. Атом на самой кромке экстраплоскости имеет меньше соседей, чем внутри совершенной решётки. Таким образом, вдоль края экстраплоскости находится область с несовершенной решёткой, которая называется краевой дислокацией.
Рисунок 20 – Краевая дислокация
а – пространственная схема,
б – схема расположения атомов в области дислокации
Ядром или центром дислокации называют осевую зону дефектного участка кристалла, где очень сильны искажения решётки. Положение ядра дислокации в кристаллографической плоскости, являющейся плоскостью чертежа, обозначается знаком. Совокупность таких центров в параллельных атомных плоскостях образует линию дислокации.
Еслиэкстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной, в нижней – отрицательной. Положение центра ядра отрицательной краевой дислокации обозначается знаком . Дислокация перемещается в плоскости АВ, называемой плоскостью скольжения.
Большое значение в теории прочности и пластичности металлов имеет характер искажений кристаллической решётки вокруг краевой дислокации. У положительной краевой дислокации наблюдается растяжение кристаллической решётки под плоскостью скольжения, выше плоскости – сжатие решётки. У отрицательной дислокации наоборот.
Винтовая дислокация показана на рис.21. Если надрезать кристалл по плоскости АВСД и сдвинуть по этой плоскости одну часть кристалла относительно другой параллельно краю надреза, то границей сдвига окажется винтовая дислокация АВ (рис.21.а). Дефект решётки заключается в том, что одна её часть ( атомы изображены чёрными кружками) на некотором протяжении оказались сдвинутыми на один параметр решётки вниз по отношению к другой (белые кружки). Благодаря такому сдвигу части кристаллической решётки образовалась спиральная или винтовая поверхность. В отличие от линейной дислокации, лишней атомной плоскости у винтовой дислокации нет. Искажение кристаллической решётки заключается в том, что вблизи дислокации атомы меняют своих ближайших соседей, в результате чего плоскости решётки изгибаются. Характер искажений зависит от знака винтовой дислокации. Если искажения решётки направлены по часовой стрелке винтовая дислокация называется правой, если против часовой стрелке – левой.
Рисунок 21 – Сдвиг, создавший винтовую дислокацию.
а – кристалл до сдвига надрезан по АВСD, б – кристалл после сдвига, АВСD – зона сдвига.
Дислокации смешанной ориентации наиболее распространены в металлах и сплавах. Зона сдвига АВС на рис.22 ограничена линией дислокации АС. Плоскость чертежа является плоскостью скольжения, чёрные кружки обозначают атомы, расположенные под плоскостью скольжения, белые – над ней. Вблизи точки А дислокация имеет винтовую ориентацию, около точки В – краевую. Линия смешанной дислокации может оканчиваться на гранях кристалла, как это показано на рис.22, кроме того, возможно существование замкнутой петли внутри кристалла. Отдельные участки имеют чисто винтовую или краевую ориентацию, но, в основном, ориентация дислокаций смешанная. Петля определяет границу зоны сдвига части кристалла (внутри петли) относительно области вне петли, не претерпевшей сдвиг.
Рисунок 22 – дислокация смешанной
Дислокации, находящиеся в кристаллической решётке зёрен и кристаллов, называют дислокациями решётки, или внутризеренными.
Геометрически дислокации характеризуются двумя параметрами: направлением линии дислокации и вектором Бюргерса (рис.23).
Рисунок 23 – схема определения вектора Бюргерса
а – схема плоскости реального кристалла,
б – решётка совершенного кристалла.
Вектор Бюргерса является мерой искаженности кристаллической решётки, обусловленной присутствием в ней дислокации. Он определяет энергию дислокации, действующие на дислокации силы, величину, связанного с дислокацией сдвига, влияет на подвижность дислокации. Следовательно вектор Бюргерса главная количественная характеристика дислокации.
Если дислокация вводится в кристалл чистым сдвигом – так как это было показано ранее на примере краевой, винтовой дислокации, то вектор сдвига и является вектором Бюргерса. Вектор сдвига определяет величину и направление смещения атомов в той области, где сдвиг уже произошел, т.е. определяет степень искаженности решётки, связанную с присутствием дислокации, введенной в кристалл путём сдвига. Однако дислокация не всегда называется сдвигом. Кроме того, не все типы дислокаций можно определять через вектор сдвига. Поэтому более общим является определение вектора Бюргерса не как сдвига, а как меры искаженности кристаллической решётки.
Чтобы оценить степень искаженности кристаллической решётки, вызванной дислокацией, следует сравнить несовершенный кристалл, содержащий дислокацию, с совершенным кристаллом. Для этого строят так называемый контур Бюргерса. Контуром Бюргерса называется замкнутый контур произвольной формы, построенный в реальном кристалле путём последовательного обхода дефекта от атома к атому в совершенной области кристалла.
При одинаковом количестве шагов в горизонтальном и вертикальном направлении в конце концов приходим к первоначальному атому, т.е. в идеальном кристалле контур Бюргерса замкнут. В кристалле, содержащем краевую положительную дислокацию, контур Бюргерса окажется незамкнутым. Остаётся ещё отрезок, длина и направление которого определяют вектор Бюргерса.
На рис.24 показано построение контура и вектора Бюргерса для винтовой дислокации. Контур Бюргерса можно, например, построить от исходной точки А (рис.24.а). Пройдём от неё влево девять межатомных расстояний до точки В, шесть до точки С и вправо девять до точки Д. Чтобы попасть на уровень исходной точки А, опустимся от точки Д по вертикали вниз до точки Е на одно межатомное расстояние и пройдём шесть межатомных расстояний от Е доА.
Рисунок 24 – Контур Бюргерса вокруг винтовой дислокации (а) и эквивалентный контур в совершенном кристалле (б)
Для проведения соответствующего контура к совершенном кристалле (рис 24.б) сделаем девять шагов от исходной точки Адо В, затем шесть до С, девять до Д, один шаг вниз по вертикали от Ддо Еи шесть шагов на горизонтальном уровне в сторону исходной точки. При этом мы попадём не в исходную точку А, а в точку F. Невязку контура ликвидируем, замыкая его вектором Бюргерса b (соединяя точки F и А). Этот вектор характеризует степень искаженности решётки, вызванной дислокацией в кристалле на рис.24а. Весьма удобно, что искаженность решётки несовершенного кристалла выражается через период решётки идеального кристалла, т.е. через константу.
Дислокации, у которых вектор Бюргерса соответствует тождественной трансляции атома, называются полными или единичными. Векторы единичных дислокаций имеют в решётке различные направления. Энергия дислокаций будет минимальной в том случае, когда их векторы Бюргерса параллельны направлению плотнейшей упаковки атомов в кристаллической решётке. Частичными являются такие дислокации, вектор Бюргерса не соответствует тождественной трансляции атома. Векторы Бюргерса частичных дислокаций меньше, чем полных.
Вектор Бюргерса характеризуется рядом особенностей:
1. Нормален к лини краевой дислокации и параллелен к линии винтовой дислокации. Вдоль линии смешанной дислокации угол между ней и вектором Бюргерса в разных точках имеет разную величину и располагается под углом к линии дислокации АС.
2. У дефектов недислокационного типа равен нулю. Если построить контур Бюргерса вокруг любого точечного или линейного дефекта недислокационного типа (вокруг цепочки атомов или вакансий), то соответствующий контур в идеальном кристалле окажется замкнутым.
3. Одинаков вдоль всей линии дислокации, т.е. является инвариантом дислокации. Это следует, например, из того, что при смещении контура Бюргерса вдоль линии дислокации он всё равно будет оставаться эквивалентным исходному контуру (при условии, что он всеми своими точками не выходит из совершенной области решётки, т.е. не пересекает другие несовершенства). Кроме того, вектор сдвига, создающего, например, криволинейную смешанную дислокацию, имеет одну величину и одно направление для всего кристалла.
Из инвариантности вектора Бюргерса вытекает важное следствие: дислокация не может обрываться внутри кристалла. Внутри кристалла дислокации могут образовывать замкнутые петли с одинаковыми векторами Бюргерса вдоль всей петли или встречаться с другими дислокациями, образовывая узлы (точки встречи).
Выход дислокаций на поверхность шлифа металла проявляется в виде точки – углубления. Дислокации являются местами развития растущего кристалла. Эти же места активны при обратном процессе – растворении.
К параметрам, характеризующим свойства дислокации относятся её длина и ширина. Длина дислокации – это протяженность зоны искажения кристаллической решётки. В чистых ГЦК металлах устойчивая дислокация при напряжениях, сравнимых с пределом текучести, может иметь длину 10-3 – 10-4 см. Под шириной краевой дислокации следует понимать ширину области на плоскости скольжения, где величина межатомных смещений составляет не менее 1/8 максимального значения атомного смещения в центре дислокации, равного примерно 1/4а. Ширина дислокации определяет её энергию, подвижность, уровень напряжений, при которых дислокация может двигаться вдоль плоскости скольжения.
Взаимодействие дислокаций друг с другом и с точечными дефектами. Образование и размножение дислокаций
Скольжение краевой дислокации
Основное свойство дислокаций – это подвижность. Движение дислокаций может быть диффузионным и скользящим (перемещение вдоль плоскости скольжения).
Изменение формы кристалла при пластической деформации легко объяснить сдвиговым процессом. По аналогии сдвига карт в колоде или монет в стопке, когда направленное смещение каждой карты или монеты по отношению к соседней вызывает изменение формы и размеров всей колоды или стопки, происходит направленное скольжение одних тонких слоёв кристалла по отношению к другим. Это скольжение отчетливо проявляется на полированной поверхности кристалла в виде линий сдвига.
Сдвиги происходят по определённым кристаллографическим плоскостям, например, преимущественно по плоскостям в кристаллах с ГЦК решёткой и в кристаллах с гексагональной решёткой. Скольжение в определённой плоскости начинается тогда, когда касательное напряжение в ней достигает некоторой критической величины, называемой критическим скалывающим напряжением.
В додислокационной теории скольжение представлялось в виде одновременного смещения всех атомов одного слоя по отношению к атомам другого слоя, т.е. как скользят соседние карты в колоде. При этом, приложенная сила должна быть достаточной, чтобы преодолеть взаимное притяжение между всеми граничными атомами из соседних слоёв.
Представление об одновременном смещении всех атомов одного слоя по отношению к атомам соседнего слоя кристалла противоречит очень низким опытным значениям критического скалывающего напряжения. Аналогия со сдвигом карт в колоде удовлетворительно объясняет лишь результат пластической деформации, а атомный механизм сдвига более сложен.
Рассмотрим схему атомного механизма перемещения краевой дислокации при сдвиге на одно межатомное расстояние рисунок 25). В исходном состоянии положение атомов обозначено светлыми кружками, а конечном – чёрными. Чтобы дислокация из исходного положения 1 переместилась в положение 14, не нужно сдвигать всю верхнюю часть кристалла на одно межатомное расстояние. Достаточно, чтобы произошли следующие перемещения атомов: атом 1 в положение 2, 3 в 4, 5 в 6, 7 в 8, 9 в 10, 11 в 12, 13 в 14, 15 в 16, 17 в 18. Аналогичным образом смещаются атомы не только в плоскостях чертежа, но и во всех атомных слоях, параллельных этой плоскости. Незначительные перемещения атомов в области дислокации приводят к перемещению самой дислокации на одно межатомное расстояние. При этом целая плоскость 7 – 17 разрывается на две части. Её нижняя часть объединяется с исходной экстраплоскостью в целую плоскость 8 – 6, а верхняя превращается в новую экстраплоскость 14 – 18.
Рисунок 25 – Смешение атомов при скольжении краевой дислокации справа налево на одно межатомное расстояние. Атомы в новых положениях находятся на пунктирных линиях.
Под действием касательных напряжений дислокация перемещается в плоскости скольжения ММ (рис.25) путём указанных выше перемещений атомов. Такое движение её называется скольжением или консервативным движением.
Если под действием сдвигающей силы дислокация будет скользить справа налево, то сдвиг будет охватывать всё большую часть плоскости скольжения. Когда дислокация выйдет на левую боковую грань кристалла, здесь образуется ступенька.
На рис.26 показаны разные положения дислокации при её скольжении. Пунктиром отмечена часть кристаллографической плоскости, в которой уже произошел сдвиг на одно межатомное расстояние. Ступеньки величиной в одно межатомное расстояние на правой и левой гранях кристалла, образовавшиеся в результате пробега справа налево одной дислокации через весь кристалл, могли бы явиться следствием сдвига всей верхней части, как единого целого по отношению к нижней части кристалла.
Однако в действительности сдвиг распространялся постепенно. В каждой момент времени в нём участвовали не все атомы по обе стороны от плоскости скольжения, а только те, которые находились в области дислокации, вокруг края экстраплоскости. Происходило поочерёдное, эстафетное перемещение атомов на расстояние меньше межатомного, в результате чего дислокация скользила на большие расстояния через весь кристалл. Если при одновременном сдвиге верхнеё части кристалла по отношению к нижнеё необходимо преодолеть все межатомные связи между всеми граничными атомами вдоль плоскости скольжения, то при перемещении дислокаций в соседнее положение разрываются межатомные связи только между двумя цепочками атомов (между 11 и 13). Именно этим объясняется низкое опытное значение критического скалывающего напряжения.
Развитие сдвига в кристалле при скольжении в нём краевой дислокации помогает понять следующая аналогия. Ковёр из положения АВ можно переместить в положение АВ, протаскивая его по полу как единое целое. Точно такой же конечный результат даёт продвижение складки от одного края ковра до другого, но в этом случае в каждый момент времени требуется затрачивать меньшее усилие, чем при протаскивании по полу целиком всего ковра. Интересно, что змеи отлично ползают за счёт образования складки около хвоста и продвижения этой складки к голове.
Скольжение дислокаций не обусловлено диффузионными перемещениями атомов и может происходить при каких угодно температурах. Скольжение всегда происходит по плоскости, в которой находится линия и линия дислокации и вектор сдвига.
Дислокации и их влияние на структуру материала
Дислокациями называют линейные дефекты кристаллов, возникающие в процессе роста или пластической деформации. Различают краевые и винтовые дислокации, нарушающие правильное чередование атомных плоскостей.
Причиной краевой дислокации является отрыв одной из плоскостей внутри кристалла. Образование винтовой дислокации связано, в основном, с условиями роста кристалла, состоящего из одной атомной плоскости, изгибающейся по винтовой поверхности.
Дислокации в кристалле могут возникать при его росте и в том случае, когда растущие навстречу друг другу блоки или зерна повернуты один относительно другого. При срастании таких блоков образуются избыточные атомные плоскости, которые определяют текстуру реальных кристаллов.
Причиной образования дислокаций в кристалле могут быть также скопления точечных дефектов, в частности, вакансий.
В процессе пластической деформации происходит не одновременный сдвиг всех атомов данной плоскости, а последовательное перемещение связей между атомами, лежащими по обе стороны плоскости скольжения. Такое перераспределение связей предопределяет движение дислокаций от одной группы атомов к другой.
Количество дислокаций в кристаллических структурах очень велико. Число дислокационных линий, пересекающих 1 см2 внутри отожженных монокристаллов может достигать 104¸106 и более.
Схемы образования дислокаций представлены на рис. 3.4 и рис. 3.5.
Рис. 3.4.Образование дислокаций на границах блоков:
а – два блока, растущих навстречу друг другу; б- дислокации, возникающие при срастании блоков
Рис. 3.5. Образование дислокаций из скопления вакансий:
а - скопление вакансий в кристалле; б – положительная и отрицательная дислокации
Наличие дислокаций значительно снижает прочность реальных кристаллов, которые разрушаются при напряжениях, на несколько порядков меньших, чем идеальные.
Дислокации влияют на электрические, оптические, магнитные и другие свойства. Так, они повышают электросопротивление, снижают плотность, упругость, а также предельное напряжение сдвига материала. Последнее объясняется тем, что при сдвиге, т.е. при пластической деформации к имеющимся дислокациям присоединяются и вновь образованные.
Однако пластическая деформация и рост дефектов могут привести к упрочнению структуры. Это происходит в результате накопления дислокаций и взаимодействия их как между собой, так и с другими дефектами кристаллической решетки, что вызывает ее искажение и затрудняет перемещение дислокаций. Кроме того, атомы примесей, границы блоков, обособленные включения в решетки также затрудняют перемещение дислокаций, увеличивая сопротивление сдвигу.
Напрашивается вывод о положительной роли дислокаций, тем более, что в металловедении известны многие практические приемы упрочнения структуры металлов, такие как холодное деформирование (наклеп), введение примесей (легирование), создание обособленных включений (закалка) и др.
Следовательно, для упрочнения кристаллической структуры необходимо стремиться либо к большему развитию дефектов, либо к полному их устранению. На рис. 3.6 представлен график влияния роста дефектов на изменение прочности кристаллической структуры, который показывает, что максимальная прочность реальных кристаллов далека от теоретической.
Рис. 3.6. Зависимость сопротивления деформации от количества дефектов в кристалле
В продолжение освещения роли линейных дефектов, образующихся в процессе пластических деформаций в кристаллической структуре, необходимо заметить о возможности локального скопления дислокаций, которые могут вызвать местные концентрации напряжений. Последние, в сочетании с такими же локальными скоплениями дефектов, способны образовывать зародыши микротрещин, которые, как известно, являются основной причиной разрушения структуры.
Роль поверхностных и объемных дефектов в структурообразовании рассмотрим при изучении макроструктуры материалов.
Читайте также: