Сила действующая на дислокации поверхностного натяжения

Каждая поверхность твердого тела и каждая поверхность раздела между твердым телом и другой фазой характеризуются поверхностной свободной энергией и поверхностным натяжением. Первая, являясь скалярной величиной, представляет собой количество энергии, требующееся для получения единицы новой поверхности. Поверхностное натяжение выражает силу (на 1 см, необходимую для расширения поверхности. Обе эти величины равны друг другу для жидкости, но не равны для твердого тела. Причина такого различия состоит в том, что в жидкости упорядоченность расположения может иметь лишь ближний порядок, поэтому, когда жидкость подвергается действию усилий сдвига, напряжения, возникающие в ней, снимаются местной перегруппировкой атомов или молекул. С другой стороны, так как сила, вызывающая сдвиг, уменьшается при уменьшении скорости деформации, в пределе она равна нулю. Следовательно, условия равновесия жидкости, подверженной действию поверхностных сил, могут быть четко установлены. В твердом теле напряжения могут быть сняты только в результате перемещений составляющих атомов, и, чтобы получить остаточную деформацию, нужно приложить определенное критическое напряжение сдвига. В дополнение к этому следует указать, что реальные твердые тела характеризуются наличием дислокаций, которые не находятся в тепловом равновесии и, перемещаясь, могут быть причиной сдвига. Изменение энергии, обусловленное поверхностными силами, поэтому учитывается двумя членами, один из которых связан с изменением поверхностной энергии, другой — с изменением энергии дислокаций. [c.155]

В главе IV рассматривалась задача о взаимодействии сил поверхностного натяжения на фронте кристаллизации. Отмечалось, что в зависимости от геометрии поверхности раздела твердой и жидкой фаз может нарушаться механическое равновесие сил, обусловленных поверхностным натяжением, и способствовать тем самым возникновению дефектов в виде дислокаций. Приводится решение (см. рис. 35), которое позволяет в зависимости от радиуса кристалла определить форму поверхности фронта кристаллизации, наиболее благоприятную с точки зрения действия механических сил. [c.226]

Исследование аннигиляционного излучения звука. Теоретическое рассмотрение АЭ при аннигиляции двух прямолинейных дислокаций разных знаков проведено в [398]. Для обнаружения аннигиляционного излучения в [413, 416] использовался сокращающийся под действием сил поверхностного натяжения внутри кристалла упругий двойник. При этом возни- [c.225]

Во-первых, это сила, аналогичная в некоторой степени силе сухого трения , типа силы Пайерлса. Во-вторых, это сила поверхностного натяжения двойниковой прослойки. Очевидно, что последняя сила действует только на дислокации, расположенные у конца двойника. В самом деле, добавление одной дислокации в той части двойника, ширина которой имеет макроскопические размеры, практически не меняет площади поверхности раздела двойника и матрицы и не изменяет существенно поверхностную энергию. В то же время добавление одной дислокации у конца двойника, где границы раздела удалены друг от друга на несколько атомных расстояний, может значительно изменить соответствующую поверхностную энергию. Различие в характере искажений кристалла, порождаемых дислокациями у конца двойника (головными дислокациями скопления) и дислокациями на двойниковой границе, можно усмотреть при сравнении схем головной частичной дислокации (рис. 103) и двойникующей дислокации Владимирского (рис. 102). [c.305]

Совершенно очевидно, что шютность дислокаций в движущемся скоплении главным образом определяется движущей силой процесса (в случае роста двойника под нагрузкой - это внешнее упругое поле, в случае выхода двойника из кристалла — это сила поверхностного натяжения), а не силой торможения. Чтобы иметь возможность получать количественные закономерности, следует рассматривать тот диапазон скоростей движения двой-ника в котором либо > р (в случае двойника, растущего под воздействием внешнего поля), либо р > р (в случае двойника, выходящего из кристалла под действием сил поверхностного натяжения), Б этом случае система основных уравнений становится линейной и появляется возможность получения информации о движущемся скоплении. Подставляя (4.8) (без учета р ) в (3.57), можно определить у (х, Г), а затем из (3.54) и функцию X ( ). [c.109]

На рис. 4.25 показано распределение безразмерных скоростей дислокаций вдоль двойника в случае его выхода из кристалла под действием сил поверхностного натяжения. Участок значений u(xi)/F> 0,7 (V = = dL dt) соответствует самому начальному моменту движения двойника, [c.126]

Несбалансированные силы, действующие на молекулу в поверхностном слое, создают межфазовое поверхностное натяжение у, зависящее от контактирующей среды. Для равновесной системы твердое тело-жидкость свободная энергия поверхности Сд = у, но после диспергирования ни одна свободная поверхность не является равновесной и статически устойчивой. В приповерхностном слое начинаются процессы перестройки в направлении к равновесному состоянию. Одна из причин появления дефектов - это случай при у. Свежеобразованная поверхность насыщается дефектом и дислокациями. [c.23]

Силы трения и поверхностного натяжения, действующие на отдельную покоящуюся двойникующую диаюкацию. Определение величин и М имеет принципиальное значение, поскольку позволяет оценить силы, действующие на элементарный носитель пластичности — отдельную двойникующую дислокацию со стороны кристаллической решетки. На основании полученных результатов можно утверждать, что на единицу длины двойникующей дислокации в кальците действует решеточная сила сухого трения Др = 5о6 4 10 Н/м ( 0 3 Ю МПа, Ь 1,3 10" см). [c.97]

Мы используем термин субграница для границ между двумя частями одного и того же кристалла, отличающихся лишь слегка по ориентировке. Если эти две решетки совершенны, то, очевидно, будет иметь место эффект двухмерного нониуса или муарового шелка у поверхности их встречи. Вокруг определенных точек в обширном регулярном узоре атомные положения отвечают почти точно непрерывному переходу решетки от одной части к другой вдоль определенных линий между этими точками узоры совершенно не совпадают друг с другом. Так как межатомные силы, несомненно, стремятся сохранять регулярный узор решетки, эта конфигурация, которая могла бы существовать только в отсутствие сил, действующих на границе, будет преобразована в результате малых атомных смещений таким образом, что области с почти совершенным схождением решеток увеличатся в размерах, а ширина областей несхождения, где плотность энергии сравнительно велика, сократится. Дальнейшее уменьшение энергии могло бы происходить в результате поворота обеих решеток до полной параллельности, но этому могут воспрепятствовать натяжения на других поверхностях этих двух частей кристалла кроме того, если ось относительного поворота не является нормальной к поверхности их встречи, то поворот включает диффузионный перенос атомов на значительные расстояния и будет медленным. Узкие полосы не-схождепия решеток являются дислокациями, как это можно пока к-)ть. используя данное выше определение вектора Бургерса. Это приближение приводит к той же картине, как альтернативное, которое рассматривает квазиравновесные системы дислокаций, стянутых в поверхностные сетки в результате их упругих взаимодействий. Можно дать точное выражение для поверхностной плотности дислокаций на субгранице (определенной надлежащим путем) в терминах угла относительного поворота двух решеток и направления оси поворота [16]. Достаточно сказать здесь, что дислокации мощности Ь при расстоянии с1 между ними вызывают относительный поворот 6 порядка Ь/с1 радиан и что ось поворота, лежащая параллельно граничной поверхности, приводит к параллельным сеткам краевых дислокаций, тогда как компоненты вращения около оси, [c.24]

Второй тип сил неупругого происхождения появляется при изучении частичных дислокаций в кристалле, представителями которых выступают двойникуюшие дислокации и дислокации превращения. Отдельная частичная дислокация ограничивает некоторый дефект упаковки (моноатомную двойниковую прослойку, моноатомную прослойку новой фазы при фазовом превращений) и испытывает действие силы поверхностного натяжения, связанного с поверхностью дефекта. Эта сипа всегда направлена в плоскости дефекта по нормали к линии дислокации в данной точке. [c.33]

Подводя итог рассмотрению сил, действующих на дислокации превращения, п 2дЧёркнем, что силы неупругого происхождения могут быть включены 9 континуальное рассмотрение только в виде феноменологических параметров,. Но если такие величины, как удельная теплота превращения Д С/, температура равновесия фаз Го, макроскопические электрические (Хэ) и магнитные (Хм) характеристики фаз, как правило, хорошо известны, то феноменологические параметры, характеризуюшие силы Пайерлса, поверхностного натяжения (по существу, межфазной поверхностной энергии), а также величины, характеризующие термоактивируемое дви-51 ение дислокаций, могут быть определены либо в специально поставленных количественных экспериментах, либо соответствующим теоретическим расчетом путем перехода на более глубокий, атомный уровень. Наиболее перспективным в последнем случае является использование метода матема11 еского моделирования. [c.35]

Сила неупругого происхождения включает в себя и силу поверхностного натяжения. Очевидно, что действие такой силы испытьшают лишь дислокации, расположенные только на конце двойника. В самом деле, добавление одной дислокации в той части двойника, ширина которой имеет макроскопические размеры, практически не меняет поверхности раздела материнского и сдвойникованного кристаллов и не изменяет сушественно поверхностную энергию. В то же время добавление одной дислокации у острия двойника, где границы раздела удалены одна от другой на несколько атомных слоев, может значительно изменить соответствующую поверхностную энергию. Это предположение подтверждается качественным рассмотрением [167]. В работе [1671 показано, что межфазная поверхностная энергия в двойнике существенно уменьшается с увеличением числа атомных слоев, перешедших в двойниковое положение. В частности, оказьшается, что уже трехслойный двойник практически можно рассматривать как таковой, обладающий двумя когерентными двойниковыми границами. К подобному же выводу приводят и результаты математического моделирования многослойных дефектов упаковки и двойниковых границ [128]. [c.56]

Рассмотрим в качестве примера либо выход упругого двойника на пот верхность из ненагруженного кристалла (а (х, t) - 0) под действием сил поверхностного Натяжения, либо исчезновение упругого двойника внутри кристалла (в простейшей модели эти процессы описываются одинаковыми уравнешями). Поскольку поведение дислокаций на самой поверхности кристалла или в момент аншгиляции не описывается макроскопическими уравнениями, мы искусственно выделим некоторый малый интервач на линии двойникования, который будет исключен из описания, и тем самьш вернемся к уравнению равновесия (3 11). [c.84]

Изученное автомодельное решение можно использовать для описания процесса выхода упругого двойника из ненагруженного кристалла под действием сил поверхностного натяжения. В работе [194] найдено автомодельное решеше для L (t) в случае роста дв ойдака во внешнем поле < 0 (/ оА) где Го - константа, я яющаяся характеристикой поля (утпругое поле такого типа реализуется у застопоренного скопления дислокаций, у края жесткого штампа при контактном нагружении и т.п.) [c.88]

Сила поверхностного натяжения, действующая на головную дислокацию в двойнике /п.н может быть оценена с учетом (3,23) и того обстоятельства, что 2адв ( дв — поверхностная энергия двойниковой границы). Используя приведенные выше значения М, получаем для <Хдв, согласно соотношению [c.97]

Динамика выхода упругого двойник а из кристалла под действием сил поверхностного натяжения исследоваласБ в [226]. Движение двойника при этом полностью определяется внутренними силами, и зависимость Ь ( ), полученная в рамках динамической теории, носит универсальный характер. Экспериментальная проверка ее возможна лишь в условиях, когда двойник сокращается в свободном от внешних напряжений кристалле. Создание таких условий было важным моментом при проведении данных экспериментов. С помошью сосредоточенной нагрузки в кристалле кальцита вызывался упругий двойник, образованный скоплением прямолинейных краевых двойникуюших дислокаций. Затем двойник переводился на распределенную нагрузку и удерживался в кристалле электромагнитом. Выключение электромагнита синхронизировано с запуском скоростной кинокамеры. В момент выключения электромагнита тяга, жестко связанная с якорем, приподнималась над поверхностью образца. Этот процесс кииематографировался. [c.124]

Для максимального приближения к ситуации, рассматриваемой в теории, в [250] исследовались двойники, образованные прямолинейными отрезками винтовых двойникуюших дислокаций, что позволило с большей надежностью определить В(Т) и изучить ее температурную зависимость в диапазоне температур 243-723 К. В качестве примера на рис. 4.26 представлены экспериментальные данные о выходе упругого двойника из кристалла под действием сил поверхностного натяжения для различных температур. Имеет место согласие теории с экспериментом, что позволяет перейти к количественному определению В (Г). В частности, в случае комнатной температуры в результате усреднения по 11 актам выхода двойника получено значение = 0,25 0,08 мПз. Таким образом, для [c.127]

При образовании двойника движущей силой является внешнее поле, к тому же быстро убывающее в глубину кристалла, а ошы поверхностного натяжения, сухого и вязкого трения тормозят даслокащ1И. При выходе даойника из кристалла на него действует сила, приложенная внутри кристалла, - сила поверхностного натяжения, а роль силы сухого трения уменьшается по мере укорочения двойника. Поэтому в случае образования двойника максИмапьные скорости движения дислокаций будут несколько меньше, чем при выходе двойника из кристалла. [c.213]

В работе [425] проведены экспериментальное обнаружение зоны формирования переходного излучения звука скоплением дислокаций и определение ее размеров, что позволяет проверить применимость соотношения (8,11) и сформулировать требования к экспериментальной ситуации, позволяющей отделить звуковые импульсы от отдельных дислокаций. Отобраны две такие экспериментальные ситуации - подход упругого дэойника к поверхности из глубины кристалла под действием внешней нагрузки и выход упругого двойника на поверхность под действием сил поверхностного натяжения. В обоих случаях обнаружен дискретный харак- [c.218]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология