Дислокации в кристаллах напряжение линейное

Дислокации относятся к линейным дефектам решетки, т. е. к несовершенствам, охватывающим в кристалле область, протяженность которой в одном направлении значительно превосходит размер атомов или ионов. По характеру искажений решетки дислокации делятся в чистом виде на краевые (линейные) и винтовые. В реальных кристаллах дислокации часто представляют собой сочетание краевой и винтовой дислокаций. Такие дислокации называются смешанными. Дислокации являются источником внутренних напряжений в кристаллических телах, они создают даже в свободном от внешних нагрузок кристалле поле деформаций и напряжений. [c.88]

Дислокация в этом случае имеет линейную протяженность (линия АВ, см. рис. 107) и поэтому называется линейной. Линия дислокации располагается перпендикулярно к направлению сдвига. Вокруг дислокации образуется область наиболее деформированной напряженной части кристалла. [c.175]

Важный вид несовершенств в кристалле — линейные дефекты, или дислокации. Плотность дислокаций зависит от условий образования кристалла. Для металлов число дислокаций, проходящих через единицу площади, не менее 10 см для германия, кремния гь 10 см- , а при особых условиях их удается снизить до 10 см-2. 3 отличие от точечных дефектов, дислокации не являются статистически равновесными образованиями в равновесном кристалле они должны отсутствовать, поскольку образование их связано с очень значительным возрастанием энергии, а энтропийный выигрыш при этом невелик. Однако в процессе кристаллизации дислокации всегда возникают. Механические напряжения вызывают движение дислокаций, причем этот процесс сопровождается появлением в кристалле точечных дефектов. [c.193]

Локальные напряжения в твердом теле, так же как и грани, обладающие наибольшими значениями а, чаще всего являются центрами адсорбции. Наряду с гранями большое значение для адсорбции имеют дефекты структуры реальных кристаллов. Они изучаются физикой твердого тела, и здесь следует отметить лишь основные положения, непосредственно связанные с адсорбцией. Наиболее простыми- типами являются точечные дефекты по Френкелю, образованные избыточными (в междоузлиях) или внедренными атомами (или ионами), и дефекты по Шоттки, образованные недостающими в решетке атомами — вакансиями. Организованные совокупности точечных дефектов представляют собой дислокации, краевые (линейные) или винтовые. Дислокации выходят на поверхность в виде ступенек и обусловливают в основном несовершенство поверхностей. [c.138]

Линейные дефекты, или дислокации, возникают при пластических деформациях кристалла и нарушении совпадения кристаллических плоскостей. Линейные дислокации могут зарождаться не только за счет внешней силы, вызывающей деформацию, но и за счет внутренних напряжений (при нагреве или охлаждении и т. д.). На рнс. 71 показано возникновение дислокации при пластической деформации идеального кристалла. [c.111]

Как вытекает из линейной теории упругости, в изотропном и однородном теле при любом поле внутренних напряжений средняя дилатация равна нулю. Поэтому даже в случае краевой дислокации приближение линейной теории упругости не показывает увеличения объема в среднем по кристаллу. Вблизи дислокаций деформация так велика, что линейная теория упругости неприменима и следует учитывать нелинейное расширение. [c.48]

Линейные дефекты или дислокации возникают при пластических деформациях кристалла и нарушении совпадения кристаллических плоскостей. Линейные дислокации могут зарождаться не только за счет внешней силы, вызывающей деформацию, но и за счет внутренних напряжений (при нагреве или охлаждении и т. д.). [c.112]

В простейшем случае пластич. деформация кристалла может быть представлена как результат скольжения атомных плоскостей друг по другу, подобно сдвиганию колоды карт. При этом ранее предполагали, что происходит одновременное смещение всех атомов, расположенных в данной плоскости скольжения. Расчет показывает, что для такого смещения атомов требуется весьма высокое напряжение, в 100—1000 раз превосходящее наблюдаемое на опыте. В действительности пластич. деформация осуществляется не одновременным смещением всех атомов в плоскости скольжения, а является результатом перемещения линейных дефектов структуры — дислокаций (см. Дислокации). В настоящее время теория дислокаций должна рассматриваться как наиболее теоретически и экспериментально обоснованная теория пластичности твердых тел (более подробно о пластичности см. Механические свойства материалов). [c.34]

Особенно интересен самый начальный этап возникновения зародыша микротрещины, который может быть представлен как слияние нескольких дислокаций и образование полого ядра [112, 113, 119]. Действительно, уже при небольших скалывающих напряжениях 10 дн см дислокационные скопления в отдельных плоскостях скольжения могут достигать величины п 10 —10 . При этом оказывается, что расстояние между двумя ведущими дислокациями Xi 0,42 Ф)1пх сокращается до нескольких Ъ, становясь меньше ширины дислокации [214], а силам отталкивания между ними, определяемым соотношением F = Gb l2n i — [i)xi [201], должны отвечать напряжения, достигающие так называемого теоретического значения критического скалывающего напряжения в идеальном кристалле, оцениваемого как G 2n — G/30 [215, 216]. Это означает, что в непосредственной близости от головы скопления выводы линейной теории утрачивают справедливость. Головным дислокациям оказывается выгодным слиться и образовать полое дислокационное ядро, как это изображено схематически на рис. 91. Преодолеваемый потенциальный барьер тем более мал, что начальное полое ядро еще не имеет развитой поверхности, т. е. значение избыточной свободной энергии а еще [c.176]

В отличие от описанных выше точечных дефектов дислокации — это линейные дефекты в том смысле, что они соответствуют смещению целых рядов атомов из нормального расположения по отношению к некоторым из их соседей. Имеются два основных типа дислокаций — краевые и винтовые дислокации. Краевую дислокацию можно представить как нарушение ориентации у края плоскости решетки, вставленной в кристалл, как показано на рис. 30. Вдали от краевой дислокации периодичность решетки правильная, но на самом краю имеется значительное напряжение. При винтовой дислокации ряд атомов, смещенный по отношению к некоторым из их соседей, представляет собой ось, вокруг которой скручены плоскости кристалла, подобно винтовой резьбе. Другими словами, круговое движение в правильной кристаллической решетке при наличии винтовой дислокации приводит к смещению плоскости решетки вверх. [c.106]

Линейные дефекты кристаллической решетки — дислокации — благодаря присущей им мозаичной структуре вызывают заметное расширение линий дебаеграмм и поэтому довольно легко могут быть обнаружены рентгеновскими методами [И]. Образование дислокации в кристалле наглядно проявляется в его пластической деформации, которая происходит волнами с нарушением правильности строения решетки в узкой области. Решетка кристалла у центра дислокации сильно искажена механическими напряжениями и атомы смещены с их нормальных положений [14 [c.11]

Как известно [1—3], понятие дислокаций было введено в тридцатых годах нынешнего века для объяснения огромной разницы в значениях теоретической и реальной прочности кристаллов. Предполагалось, что основным свойством этих линейных дефектов, образующих внутри кристалла границу зоны сдвига, является способность к легкому перемещению под воздействием внешних напряжений низкого уровня. Само по себе движение дислокации вызывает необратимое формоизменение кристалла, его пластическую деформацию. Блестящее успехи в развитии методов обнаружения дислокаций, подтверждение правильности основных положений дислокационной гипотезы естественно стимулировали проведение огромного количества исследований, направленных на выяснение механизмов, лимитирующих скорость перемещения дислокаций и определяющих макроскопические характеристики пластической деформации и разрушения, и на поиск путей реализации высокой теоретической прочности кристаллов. Экспериментальные и теоретические исследования дислокаций в связи с механическими свойствами кристаллов стали уже традиционными. [c.239]

Экспериментальные исследования процесса уплотнения дислокационного ансамбля при деформации кристаллов указывают на возможность существования целого ряда различных функциональных зависимостей между плотностью дислокаций р и деформацией кристалла. Линейная зависимость наблюдалась у кристаллов [72, 73]. Отмечалось также, что уплотнение полос скольжения в кристаллах [74] оказывается пропорциональным внешнему напряжению. Степенная зависимость между р и т" была установлена для серебра [75] с показателем п = 1,16 и 2 и для меди [c.273]

В книге приведены результаты исследований дефектной структуры профилированных кристаллов разных, материалов, которая характеризуется наличием дислокаций, их скоплений, пор, трещин, Механизм образования дислокаций и их скоплений изучен наиболее детально на германии. Показано, что плотность дислокаций может быть уменьшена на несколько порядков, а скопления их полностью устранены с помощью специальных тепловых экранов, которые обеспечивают линейный градиент температуры вдоль растущего кристалла. Эти результаты получены на основе расчетов и измерений распределения температуры по кристаллам, теоретического анализа полей термоупругих напряжений и сопоставления их с экспериментально исследованным распределением дислокаций по кристаллу. [c.254]

Наряду с точечными в кристаллах существуют линейные дефекты, которые соответствуют смещению целых рядов атомов. Они называются дислокациями. Дислокации появляются под действием механических и термических напряжений. Существует два типа дислокаций— краевые и винтовые. Краевая дислокация представляет собой незавершенную атомную плоскость, находящуюся на границе между частью кристалла, в которой произошел сдвиг, и той, где он не произошел. Из рис. XIII.4 видно, что при этом образуется лишняя полуплоскость. Линия, вдоль которой произошел сдвиг, называется линией дислокации. [c.167]

Допустим теперь, что кристаллический образец содержит призматические дислокации двух типов (МД и ВД), различным образом ориентированных в пространстве. Предположим, что кристалл подвергнут растяжению вдоль оси г (а = (т) и рассмотрим упругую силу, действующую на единичный элемент длины дислокационной петли при подобном нагружении. Эта сила складывается из двух частей. Во-первых, имеется упомянутое выше упругое самодействие искривленной дислокации, проявляющееся в линейном натяжении и приводящее к силе ОЬУЯ, которая стремится уменьшить размеры дислокации и направлена в плоскости петли к ее центру. Во-вторых, в параллельном направлении (направлении переползания дислокации) действует упругая сила = Ьп а скп , где знак плюс относится к междоузельной дислокации, а знак минус — к вакансионной дислокации. Если отличен от нуля только элемент = а тензора напряжений, мы имеем [c.321]

Прочность металлов в среднем на два порядка меньше теоретической прочности бездефектного кристалла сТтеор (сгтеор 0,1 Е). Такое различие обусловлено тем, что термодинамически вероятно наличие в металле достаточно высокой плотности дефектов кристаллического строения еще до деформации. Пластичность - как свойство подвергаться остаточному формоизменению - реализуется при деформации путем скольжения (трансляционного и зернограничного) и двойникования структурных элементов. Причем процесс скольжения не является результатом одновременного смещения атомов соседей. Процесс скольжения осуществляется путем последовательного смещения отдельных групп атомов в областях с искаженной решеткой. Нарушение кристаллической ре-ше йси означает, что их атомы выведены из положения минимума потенциальной энергии. Поэтому для их смещения требуется меньше энергии и напряжения. Наиболее распространенными дефектами кристаллической решетки являются линейные дефекты - дислокации (винтовые и краевые). Под действием приложенных напряжений про- [c.77]

Дислокации (линейные Д.) бывают двух видов краевые и винтовые. Краевая дислокация представляет собой край атомной плоскости, к-рая обрывается внутри кристалла, не доходя до его пов-сти. Движение дислокаций в кристаллах ответственно за процессы их пластич. деформации. Пластич. сдвиг в кристалле осуществляется не одновременным перемещением всех атомов (ионов), лежащих в данной плоскости (что потребовало бы весьма значит, напряжений), а последоват перемещением краевой дислокации от одной группы атомов к другой. В результате дислокация (граница зоны сдвига) выходит на пов-сть кристалла - происходит элементарный пластич. сдвиг вектор Ь фис. 2), длина к-рого равна величине сдвига, наз. вектором Бюргере а плоскость, проходящая через этот вектор и линию дисло- [c.30]

Дпя формирования атомной модели дислокации превращения необходимо знать кристаллическую структуру фаз и их взаимные кристаллографические ориентировки, а также плоскости для сопряжения. Все эти детали структуры в конечном счете определяют форму мартенситных кристаллов. Форма мартенситных кристаллов исследовалась в [290]. Чтобы избежать дополнительных усложнений, порожденных внутренними напряжениями, использовались образцы, имеющие форму пластин, толщина которых бьша равна линейным размерам зерна исходной фазы. При такой форме образцов кристаллы мартенсита имели весьма совершенную огранку и, как правило, проходили через всю толщину пластины (рис. 5.4). С одной стороны они были выпуклы, с другой — вогнуты. Эти кристаллы обьино начинают расти от границ зерен или свободных поверхностей образца и движутся в направлении острия. Их боковые грани перемещаются в направлени] , перпендикулярных этим поверхностям. Такие кристаллы имеют в средней части хребет (среднюю плоскость иногда ее называют midrib), образующийся в результате различного макроскопического смещения материала, составляющего две половины мартенситного кристалла. В экспериментах [291] наблюдаются копьевидньхе включения разных [c.150]

Возвращаясь теперь к механизму накапливания дислокации внутри кристалла, отметим, например, что упругое напряжение, вызванное наличием внутри кристаллической матрицы частиц второй фазы, можно уменьшить сетью линейных дислокаций на соответствующей поверхности раздела. Аналогично область кристалла с параметрами, отличающимися от параметров остальной части кристалла, будет генерировать упругое напряжение, которое может быть уменьшено сетью дислокаций. Это то, что происходит в тех областях, в которых имеет место микросегрегация в процессе охлаждения, так как области с высокой концентрацией растворенного вещества имеют, как правило, параметры решетки, отличающиеся от тех, которые имеются в более чистых областях. Тиллер [75] подсчитал, что развитая таким образом плотность дислокации составляет [c.134]

Кроме точечных Д. с., в реальных твердых телах имеются Т111 же линейные Д. с. и Д. с., образующие иоиерхностн раздела. Линейные Д. с., или дислокации, образуются в кристаллах как в процессе их роста из расплава или из раствора, так и в процессе пластич. деформации под действием внешних напряжений. Перемещение дислокаций в кристалле, их взаимодействие между собой и с вакансиями и дислоцированными атомами определяют уцруго-пластич. и прочностные свойства реальных кристаллов. Д. с., образующие поверхности раздела, представляют собой дислокационные сетки, располагающиеся по границам блоков мозаики в структуре реального кристалла. В совершенно чистых кристаллах границы между зернами также могут быть описаны с помощью подходящим образом выбранного расположения дислокаций. Детали строения таких Д. с. (дислокационных сеток) и закономерности их формирования еще недостаточно изучены (см. Дислокации). [c.538]

В работах [3, 47] была развита макроскопическая теория образования дислокаций при росте кристаллов. Получено выражение, связывающее тензор плотности дислокаций с градиентом температуры па фронте роста с учетом температурного изгиба кристалла в предположении отсутствия напряжений в растущем слитке (т. е. полной релаксации термо-упругихнапряжений). В случае, когда радиальным перепадом температуры можно пренебречь и обеспечивается линейное осевое распределение температуры на расстоянии порядка диаметра слитка, растущий кристалл практически испытывает свободный температурный изгиб. Это означает, что термоупругие напряжения возникнуть не могут, т. е. при этом создаются благоприятные условия для роста кристаллов,свободных от дислокаций. Учет собственной энергии дислокаций приводит к тому, что даже при наличии термоупругих напряжений энергетически выгодно образование растущих слоев кристалла с некоторыми напряжениями, но с меньшей плотностью дислокаций (неполная релаксация). [c.84]

В оптически изотропных кубических кристаллах дислокации, обладающие краевой компонентой вектора Бюргерса, вызывают появление аномального двойного лучепреломления (пьезооптический эффект). Впервые расчет поля двупреломле-ния, связанного с напряжениями вокруг краевой дислокации, выполнили В. Л. Инденбом и Буллоу [5, 6]. Они рассмотрели дислокацию, расположенную перпендикулярно поверхности кристаллической пластинки толщиной й и параллельно направлению наблюдения Х. Интенсивность вызванного напряжениями просветления в какой-либо точке кристалла при использовании параллельного линейно-поляризованного пучка световых лучей [4] [c.240]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология