Дислокационная линия

Рис. 4. Дислокационные линии в кристалле никеля (электронная микроскопия), X 20 ООО.

Дефекты от дислокаций имеют сетчатую форму, причем часто дислокационные сетки оконтуривают зерна вследствие некоторой разориентировки структуры последних по обе стороны дислокационной линии. Теория контраста на дислокациях сложнее, чем в случае дефектов от упаковки атомов. [c.157]

Метод декорирования основан на образовании очень маленьких частиц в активных центрах твердых тел. Обычно при нагреве кристалла до определенной температуры вдоль дислокационных линий появляются частицы, которые можно наблюдать либо в проходящем, либо в рассеянном свете. Декорирование дислокаций возможно из-за более быстрой диффузии частиц вдоль дислокационных линий, преимущественного зарождения частиц на дислокациях, способности дислокаций служить источниками вакансий. Декорирующими частицами не всегда являются частицы примеси. Известны два способа декорирования деф тн ой структуры кристаллов. В одном случае исходный образец помещали в кварцевую ампулу, в которой создавали вакуум 0,66 Па. Затем ее запаивали, нагревали до температуры 350°С и выдерживали 1 ч. Во втором случае дефекты в кристалле декорировались после облучения образцов рентгеновским излучением. Вдоль дислокационных линий появлялись микроскопические поры. [c.160]

Очевидно, весь ряд атомов не может оставить край полуплоскости одновременно. Когда уходит одновременно несколько соседних атомов, эта часть дислокационной линии поднимается в плоскость скольжения, отстоящую на одно атомное расстояние от прежней плоскости скольжения. Ступеням с каждого конца поднятой части было дано Зейтцем [10] название порог . [c.19]

Если участок дислокации не перпендикулярен и не параллелен вектору Бюргерса, его называют сегментом смешанного типа. Дислокационные сегменты краевого, винтового и смешанного типов могут располагаться непрерывно вдоль некоторой кривой, образуя дислокационную линию. Линия дислокации не может просто оканчиваться внутри кристалла. Она должна выходить обоими концами на поверхность кристалла либо (как это обычно бывает в реальных случаях) представлять собой замкнутую дислокационную петлю. Очевидно, что вектор Бюргерса постоянен вдоль всей линии дислокации. [c.187]

Мы сейчас оставляем вне рассмотрения вопрос о дислокационной линии как локальной неоднородности кристалла. [c.249]

Если в кристалле имеется одновременно много дислокаций, находящихся на относительно малых (хотя, конечно, и больших по сравнению с постоянной решетки) расстояниях, то становится целесообразным их усредненное рассмотрение. К такому рассмотрению обращаются в тех задачах, в которых не представляет интереса точное распределение поля между отдельными дислокациями и в которых теория оперирует с физическими величинами, усредненными по малым элементам объема. Ясно, что через такие физически бесконечно малые элементы объема должно проходить достаточно много дислокационных линий. [c.260]

Формулировка уравнения, выражающего основное свойство дислокационных деформаций, достигается естественным обобщением уравнения (16.4). Введем тензор плотности дислокаций аш, потребовав, чтобы его интеграл по поверхности, опирающийся на любой контур L, был равен сумме векторов Бюргерса Ь всех дислокационных линий, охватываемых этим контуром [c.260]

Если элемент дислокационной линии dl смещается на бХ, то происходит изменение площади элемента поверхности S на величину [c.276]

Таким образом, для нахождения энергии дислокации необходимо выразить упругую энергию поля, созданного движущейся дислокационной петлей (или системой петель) через мгновенные координаты и скорости элементов дислокационной линии. В теории электромагнитного поля движущихся зарядов показано, что такая процедура всегда возможна, во всяком случае в квадратичном по скоростям приближении. Такого приближения вполне достаточно для получения кинетической энергии движущихся источников упругого поля, если характерные скорости малы по сравнению со скоростью упругих волн (скоростью звука). [c.277]

Приступая к расчету слагаемых La и Ua, заметим, что L аналогично (17.51) при а = р, а Ua аналогично (17.52) при а = р. Но при этом возникает необходимость дважды интегрировать по одной и той же дислокационной петле, а интегралы (17.51) и (17.52) при а = Р теряют смысл, если предполагать дислокационные линии бесконечно тонкими (интегралы логарифмически расходятся). Ниже мы воспользуемся простейшей процедурой устранения этой расходимости. [c.280]

В формуле (17.56) вектор п вынесен из-под знака интегрирования по I и I. При таком интегрировании учет n приведет к малой поправке к (17.56), если отношение толщины дислокационной линии к Характерному размеру всей петли мало. Предположим последнее отношение малым и ограничимся только членами, имеющими логарифмическую особенность по этому отношению. [c.281]

Конденсация вакансий на краевой дислокации приводит к аналогичному результату, и отличие заключается в обратном направлении смещения дислокации — дислокационная линия поднимается на более высокую плоскость скольжения. [c.287]

Рис. 96. Дислокационная линия, закрепленная на точечных дефектах.

Поскольку зигзагообразное расположение дислокации, проходящей через примеси, является равновесным, то дислокация оказывается закрепленной примесями Рис. 97. Равновесная конфигура-в дискретных точках плоскости ция дислокационной линии, завис-скольжения. Требуется приложить точечных дефектах, [c.291]

Теория дислокаций исходит из того, что идеально правильный порядок расположения атомов (как это показано на рис. 94) в реальных кристаллах нарушается. Даже ничтожное отклонение от этого порядка может привести к тому, что в некоторых участках кристалла число атомов в соседних плоскостях неодинаково (рис. 95). Тогда вдоль всей плоскости скольжения АВ (в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа) возникает дефект структуры, называемый дислокационной линией, или дислокацией. Если есть дислокации, атомные связи между плоскостями будут рваться под действием-Янещ-него усилия неодновременно, а поочередно. Следствием этого является передвижение дислокации из одного участка кристалла в другой. Когда дислокация выйдет на поверхность, там образуется ступенька атомного размера. Если на поверхность выйдет много дислокаций, [c.216]

Наконец, с возрастанием внешней нагрузки увеличивается число слабых мест в системе точек закрепления дислокации. Ясно, что сила, действующая на дислокацию в точке закрепления (например, в точке В на рис. 97) и срывающая ее с примеси, зависит как от равновесного радиуса Я, так и от взаимного расположения соседних центров (фиксации дислокационных линий Л и С. Легко понять, что поскольку закрепление дислокации на примеси характеризуется локальными свойствами системы примесь — дислокация, то его прочность может зависеть лишь от величины угла ф между двумя сегментами, сходящимися на этой примеси (рис. 97). Если этот угол становится меньше некоторого критического ф , то примесь освобождает дислокацию. Угол ф следует рассматривать как параметр взаимодействия примеси с дислокацией (по порядку величины ф [c.292]

Описанная схема основана на предположении, что дислокации в процессе переползания не изменяют своей прямолинейной формы. Подобное предположение может выполняться при весьма специальных условиях. Чаще имеет место иная ситуация. Дело в том, что сохранение вектора Бюргерса вдоль дислокации не противоречит образованию точек пересечения трех и более дислокационных линий. Такие точки носят название узлов, и они являются элементами некоторой пространственной или плоской дислокационной сетки. В каждом узле выполняется закон сохранения вектора Бюргерса, аналогичный закону Кирхгофа для разветвления линий постоянного электрического тока сумма векторов Бюргерса дислокационных линий, входящих в узел, равна сумме векторов Бюргерса дислокаций, выходящих из узла (предполагается, что каким-то единым образом выбраны направления обхода всех сегментов дислокационной сетки). [c.319]

Дислокационные линии могут оканчиваться на поверхности кристалла или аа границе зерен, но не внутри криота иа. Поэтому дио локации йсег да образую замкнутые петли или же ветви на другах дислокациях и располагаются в виде неправильной с тки Фрагша [V. 8]. [c.6]

Не менее важное значение для получения надежных картин травления имеет правильная обработка поверхности образца. Обычно кристаллы шлифуются и механически полируются, однако иногда уместна электролитическая полировка. Для выявления дислокаций в поликристаллических образцах карбида ниобия шлиф обрабатывался после химического травления в ванне с раствором [пН2504 + тНЫ0з + рНР]. Полученные ямки, плотность которых 10 см-2, образовывали характерные субграницы. При многократном травлении их расположение практически не изменялось. Часто П0 виду и расположению ямок травления можно определить направление дислокационных линий. Так, при исследовании поликристаллических образцов природного кварца методом гидротермального травления были обнаружены плоскодонные и пирамидальные ямки. Плоскодонные ямки соответствовали промежуточному положению дислокаций. Применяя послойное травление, можно определить пространственное распределение линейных дефектов. [c.160]

Электронно-микроскопические исследования выявили очень дефектную структуру кристаллов алита в клинкерах и твердых растворах 3S. Блочность кристаллов проявляется в виде ручьевых узоров со средним размером ячеек 200—400 нм, что вызвано пересечением трещинами скола системы винтовых дислокаций, ориентация которых одинакова. Распространение трещины происходит по определенным кристаллографическим плоскостям. Таким образом, зная расстояние между дислокационными линиями, можно определить плотность дислокаций в минерале. Движение сетки дислокаций в процессе излома кристалла и скопления их на границах раздела блоков вызывает образование характерной ячеистой структуры минерала. Другим компонентом дефектной структуры является образование ямок травления в местах выхода дислокаций. Ямки травления на кристаллах исследуемых образцов имеют форму пирамиды, а их размеры увеличиваются пропорционально длительности травления. Этот факт свидетельствует в пользу того, что ямки травления дислокационные, поскольку ямки травления недислокационного происхождения, как правило, имеют форму усеченной пирамиды и исчезают при продолжительном травлении. [c.237]

НИИ всего цикла температурный перепад между зонами роста и растворения (за счет изменения температуры в зоне растворения) периодически, через каждые 10—15 сут, увеличивается (или понижается) на 2—3 °С. Это позволяет получить кристалл, состоящий из нескольких слоев, различающихся скоростями выращивания. Изменение концентрации примеси в этих слоях дает возможность выбрать для исследования препараты из тех областей кристалла, где достигается максимальный контраст декорирования дислокаций в различных пирамидах роста, которые после термообработки полированных пластин толщиной от 0,1 до 0,2 мм обнаруживаются под микроскопом в определенном-свете при относительно малых увеличениях. Оптическими исследованиями установлено, что визуализация дислокаций обусловлена светорассеянием на многочисленных закономерно ориентированных микроскопических трещинах, возникающих в местах локализации неструктурной примеси. Контраст изображения отдельной дислокации зависит от количества, размеров и ориентации микротрещин, располагающихся вдоль линии ее следования. Обычно трещины ориентируются параллельно плоскостям основных ромбоэдров, базиса, дипирамид и призм. Трещины, параллельные базисной плоскости, имеют довольно крупные размеры (до 1 мм) и поэтому дают размытые изображения дислокационных линий. Наиболее четкие изображения отмечаются в случае декорирования дислокаций несколькими разноориентированными колониями микротрещин. По всей вероятности, контраст декорирования увеличивается и за счет сферических пор диаметром в несколько десятков нанометров, обнаруживаемых под электронным микроскопом в отожженом кварце с включением неструктурной примеси А1. [c.164]

Как отмечалось выше, связанное с дислокациями поле напряженш в оптических монокристаллах вызывает изменение показателя преломления. По характеру поля просветления легко определяется плоскость скольжения дислокаций. В табл. 5 приведены направления дислокационных линий и индексы плоскостей скольжения дислокацш , наблюдавшихся в монокристаллах иттрий-алюминиевого граната, выращенных в направлении [100]. Для наиболее прямолинейных дислокаций, расположенных в направлении оси роста [110], определены знак и величина вектора Бюргерса Ъ. Таким образом, для класса симметрии О/г, (к которому относится иттрий-алюминиевый гранат) и дислокаций, параллельных направлению [ПО] с вектором Бюргерса Ь вдоль [110] и [001 ], основная зависимость с учетом упругой и фотоупругой анизотропии выглядит следующим образом [c.69]

Чтобы дать наиболее целесообразное общее определение дислокации [5], будем считать, что реальный кристалл построен в плане структуры идеализированного кристалла. Теперь рассмотрим какую-либо линию, проведенную от атома к атому в этом реальном кристалле и замыкающуюся на себя. Эту линию называют контуром Бургерса. Линию имитируют в идеальном кристалле. Чтобы избежать при этом неопределенности, необходимо обойти любые сильно дефектные области в реальном кристалле. Подобной областью является ядро дислокации. Тогда если имитирующая линия в идеальном кристалле не замыкается на себя, то контур в реальном кристалле включает одну или более дислокационных линий. Вектор, необходимый для замыкания имитирующего контура, называют вектором Бургерса окруженной контуром дислокационной линии (или результирующим вектором Бургерса дислокационных линий). Так как начальная и конечная точки контура отвечали одному и тому же атому в реальном кристалле, то они должны отвечать соответствующим атомам в идеальном кристалле. Вектор Бургерса должен быть поэтому вектором, который связывает два узла решетки, если слово решетка применяется в его строгом смысле. [c.15]

Мощность дислокации измеряется длиной ее вектора Бургерса. Геометрия дислокации полностью характеризуется ее вектором Бургерса и ее положением. Винтовая дислокация лежит параллельно ее вектору Бургерса. Краевая дислокация лежит под прямым углом к ее вектору Бургерса. Криволинейная дислокация может варьировать по характеру между краевой и винтовой дислокациями вдоль своей длины, но ее вектор Бургерса остается неизменным. Соответственно дислокационная линия никогда не может закончиться в кристалле. Она может закончиться на свободной поверхности, замкнуться на себя или соединиться с другими дислокациями. [c.15]

Дислокационная линия может ветвиться на две линии. Вектор Бургерса для линии и векторная сумма векторов Бургерса для двух [c.15]

Точка выхода дислокационной линии на поверхность кристалла, если ее вектор Бургерса имеет компоненту, нормальную к этой поверхности,представляеттакже конец ступени на поверхности,являющейся краем слоя решетки (или,более правильно,слоем псевдорешетки) с высотой ступени, равной нормальной компоненте вектора [c.16]

ПЛОТНОСТЬ энергии деформации у Gy , где G — модуль сдвига, изменяется обратно пропорционально г . Если эту энергию суммировать между внутренним и внешним радиусами и на длине L. то получается (LGb J4n)]n R /R ). В случае краевой дислокации напряжения и деформации зависят более сложным путем от угловых координат вокруг дислокационной линии. Преобладающими деформациями являются деформации сдвига по плоскости скольжения, противоположного знака с каждой стороны дислокации, а также сжатие и расширение выше и ниже дислокации (если рассматривать плоскость скольжения горизонтальной). В любом направлении они изменяются обратно пропорционально г, расстоянию от дислокации. Суммарная энергия деформации дается тем же выражением, как для винтовой дислокации, деленным на (1—v), где V — коэффициент Пуассона. Она, таким образом, несколько больше, чем для винтовой дислокации. Для дислокации промежуточного типа поля деформаций или напряжений винтовой и краевой дислокаций перекрываются пропорционально компонентам вектора Бургерса, разложенного параллельно и перпендикулярно к линиям дислокаций. Энергия имеет промежуточное значение между этими двумя крайними. [c.21]

Элементарный приближенный способ решения трудных упругих задач, связанных с криволинейньши дислокациями, был предложен Моттом и Набарро [14]. Он состоит в том, что берут подходящее среднее значение для и затем трактуют логарифмический множитель как константу. Дислокационную линию можно рассматривать теперь как линию с постоянным натяжением, аналогичным поверхностному натяжению мыльной пленки, которое равно ее энергии на единицу длины. Таким образом, проблема дислокационной петли в ее плоскости скольжения под напряжением сдвига становится аналогичной (в двух измерениях вместо трех) задаче с мыльным пузырем, в котором поддерживается постоянное внутреннее давление. В гомогенном напряжении сдвига равновесие является неустойчивым малая петля сжимается, а большая растягивается неопределенно. Та же аналогия указывает нам, что в отсутствие других напряжений дислокационные линии будут стремиться выпрямляться и оканчиваться на свободных поверхностях кристалла нормально к ним и что три дислокационные линии равной мощности, встречающиеся в узле дислокационной сетки, будут стремиться [c.22]

Коттрелл [18] показал в 1948 г., что, поскольку посторонние атомы в твердом растворе локально искажают кристалл, они взаимодействуют с полем напряжения дислокации, и, так как последнее распространяется на большие расстояния, это взаимодействие является дальнодействующим. Рассмотрим для простоты только объемное изменение Ли, вызванное посторонним атомом. Тогда энергия взаимодействия будет р Ди, где р — компонента гидростатического давления напряжения дислокации. Для краевой дислокации имеет место сжатие на одной стороне и растяжение на другой, так что независимо от знака Ди всегда есть некоторое направление, в котором рДу отрицательно и в котором растворенные атомы притягиваются к дисло1чации, В саком-либо одном направлении энергия взаимодействия обратно пропорциональна расстоянию. В минимуме энергии, примерно на одном атомном расстоянии от дислокации Б соответствующем направлении, взаимодействие может дать существенную энергию связи. Для атомов углерода или азота, растворяющихся в объемноцентрированном кубическом железе по типу внедрения, она равна примерно 0,5 эв. Следовательно, растворенные атомы при всех температурах до некоторой степени адсорбированы на дислокационных линиях, отчасти в непосредственной близости, отчасти в диффузионной атмосфере. Если температура не слишком высока или концентрация не слишком мала, дислокация в железе оказывается линией насыщенной адсорбции углеродных атомов. Это вызывает заметное изменение механических свойств [c.26]

В этом разделе мы подходим к проблеме, которая, вероятно, станет одной из наиболее важных из всех приложений дислокационной теории в химии. Теоретически вероятно, что каждая дислокационная линия представляет путь, вдоль которого диффузия происходит быстрее, чем через недислоцированную кристаллическую решетку. Для этого есть несколько причин. Одна, которая не может быть применена к самодиффузии, обусловлена просто повышенной концентрацией на дислокациях. Вторая обусловлена отрицательным давлением на одной стороне дислокации, имеющей краевую компоненту. Эти два эффекта действуют в противоположных направлениях для растворенных атомов, которые сжимают решетку, и в одном направлении для атомов, которые расширяют ее. Третья возможная причина состоит в том, что атомные перегруппировки могут происходить более часто в местах относительно беспорядочного расположения атомов возле ядра дислокации. Четвертая обусловлена тем, что вакансии, подобно растворенным атомам, могут присутствовать в повышенной концентрации вблизи дислокации. Непосредственная демонстрация диффузии по индивидуальным дислокациям требует довольно трудных экспериментов в микроскопическом масштабе, но Тэрнбулу и Гофману [19] уже удалось показать, что повышенное проникновение радиоактивного серебра имеет место вдоль границы с дезориентацией в 9°, которая должна состоять из дискретных дислокационных линий. Некоторые менее прямые доказательства, полученные Форти и Фрэнком, упоминаются ниже, в разделе Дислокации и травление . [c.27]

Наилучшим образом картина состояния дислокаций в реальном кристалле иллюстрируется полученными Хеджем и Митчеллом [20] микрофотографиями внутреннего выделения фотолитического серебра в бромистом серебре. Эти авторы применяли материал высокой чистоты, кристаллизованный из расплава. Предварительно он был пластически деформирован до некоторой степени при охлаждении между стеклянными пластинами с различным коэффициентом расширения и отжигался перед экспозицией на свету. Очень. мелкие частицы выделившегося серебра проявили линейные сетки внутри кристалла, имеющие все ожидаемые характеристики дислокационных систем. Они образовали сетки, для расстояний между которыми типична величина полмикрона или близкая к ней. Сетки состояли иногда из параллельных линий, иногда из линий, перекрещивающихся под тройными узлами с образованием гексагональных узоров с рядами промежуточных узоров из удлиненных шестиугольников. Эти двухмерные дислокационные сетки связаны вместе подобно мыльным пленкам в пене и разделяют кристалл на ячейки размером порядка 10 микрон, внутренняя часть которых свободна от линий или содержит только небольшое количество их. В материале, несколько менее отожженном, линии находятся в менее упорядоченных расположениях, в основном трехмерного характера. Нет реальных оснований сомневаться в том, что эти линии обнаруживают положение дислокационных линий (и, вероятно, всех их в материале). Эти наблюдения подтверждают впервые, что термин мозаичная структура может быть весьма удовлетворительным описанием состояния несовершенства реального кристалла. [c.28]

Однако из (15.36) следует, что в кристалле всегда существует выделенная поверхность 5ск, в каждой точке которой пЬ = О и описанное смещение имеет характер сдвига, не нарушающего сплошность кристалла. Ясно, что это цилиндрическая поверхность с образующими параллельными вектору Ь, а направляющей для которой служит дислокационная петля (рис. 85). Она называется поверхностью скольжения рассматриваемой дислокации и является огибающей семейства плоскостей скольжения всех элементов дислокационной линии. Под плоскостью с/сольженыя элемента дислокации [c.251]

Естественно, энергия единицы длины краевой дислркации имеет тот же порядок величины, что и для винтовой дислокации. Более того, можно показать, хотя это и очевидно, что для любой слабо искривленной дислокационной линии (с радиусом кривизны Ь) энергия единицы ее длины будет иметь порядок величины [c.264]

Взаимодействие точечных дефектов (примесей) с дислокацией имеет две особенности. Во-первых, между ними существует простирающееся на большие расстояния упругое взаимодействие, обусловленное упругими полями дефектов. Сила взаимодействия отдельной примеси с дислокационной линией элементарно описывается с помощью соотношения (15.9) и формулы Пича — Келера (17.39). Вся трудность расчета реальных взаимодействий дислокации со случайно расположенными примесями связана с выбором разумного усреднения по расположениям примесей [c.289]

Во-вторых, существует контактное взаимодействие примеси с ядром дислокации. Атом примеси, попадающий непосредственно на дислокационную линию, где решетка разупорядочена, часто обла- [c.289]

Если действующее на дислокацию напряжение превышает силу Пайерлса (в металлах сила Пайерлса очень мала), то дислокационный сегмент начинает скользить, оставаясь закрепленным в двух точках, и изгибается в виде некоторой дуги (рис. 97). Форму этрй дуги можно найти путем применения упрощенного математического описания, называемого приближением линейного натяжения. При формулировке этого приближения предполагается, что собственная энергия единицы длины искривленной дислокации с достаточно большим радиусом кривизны R > Ь) слабо зависит от формы петли и ориентации элемента дислокационной линии, порождая силу линейного натяжения V s Gb . Ограничиваясь таким приближением, следует считать, что прогнутый дислокационный сегмент имеет форму дуги окружности, радиус (R) которой определяется очевидным соотношением [c.291]

Обратим внимание на особенность выражения (20.22) в случае чисто винтовой дислокации. Для винтовой дислокации =0, и при любом конечном потоке / полученная по формуле (20.22) скорость переползания винтовой дислокации обращается в бесконечность и становится неопределенной по направлению. Эта особенность имеет следующий физический смысл винтовая дислокация является абсолютно неустойчивой по отношению к переползанию в результате конденсации точечных дефектов. Сколь угодно малый поток точечных дефектов приводит к перемещению винтового участка дислокации, заканчивающемуся таким изгибом дислокационной линии, который приобретает краевую составляющую вектора Бюргерса и препятствует дальнейшему ее движению (за счет возникновения дополнительных сил линейного натяжения). Легко понять,, что в изотропной среде вначале прямолинейная винтовая дислокация после потери устойчивости под действием однородного по ее длине не очень сильного потока приобретает форму геликоида (винтовой линии), ось которого совпадает с первоначальным направлением дислокации. На рис. 107 изображена гелм/соыйалбная дислокация,, закрепленная в точках Л и В. [c.315]

Дислокации, являющиеся сегментами сетки, могут быть прямолинейными лишь в начальный момент времени. Когда же начинается их движение, то выясняется, что различные сегменты дислокационной сетки по-разному реагируют на внешнюю нагрузку только некоторые из них перемещаются. Поэтому узлы сетки, подобно точечным дефектам, закрепляют дислокационные линии в отдельных точках. Следствием этого является изгибание дислокационного сегмента в виде дуги, радиус которого определяется соотношением между внешним напряжением и линейным натяжением дислокации (см. п. 3 18). Если внешняя нагрузка продавливает дислокацион- [c.319]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология