ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДИСЛОКАЦИЙ И ИХ ДВИЖЕНИЕ



 

5.1. Краевая дислокация

5.2. Скольжение краевой дислокации

5.3. Переползание краевой дислокации

5.4. Винтовая дислокация

5.5. Смешанные дислокации

5.6. Призматические дислокации

5.7. Вектор Бюргерса

5.8. Плотность дислокаций

 

5.1. КРАЕВАЯ ДИСЛОКАЦИЯ

 

5.1.1.Объясните, как будут расположены атомные слои под плоскостью скольжения и над ней, если у параллелепипеда сдвинута верхняя часть кристалла относительно нижней на одно межатомное расстояние, при этом сдвиг охватил не всю плоскость скольжения от правой части параллелепипеда до левой (рис. 51); откуда берется экстраплоскость; где образуется линейный дефект, называемый линей дислокации.

5.1.2. Расположение атомов в ядре краевой дислокации.

 

5.2. СКОЛЬЖЕНИЕ КРАЕВОЙ ДИСЛОКАЦИИ

 

5.2.1. Дайте понятие критического скалывающего напряжения.

5.2.2. Оцените величину критического скалывающего напряжения по додислокационной теории скольжения.

5.2.3. Рассмотрите механизм консервативного движения (скольжения) краевой дислокации (Рис. 54).

      /В начальной стадии линия дислокации проходила под кромкой экстраплоскости в точке 1, которая была ядром дислокации. Под действием касательного напряжения атомы над плоскостью скольжения М - М несколько сместилось влево, а атомы под плоскостью скольжения - вправо (для сохранения равновесия кристалла). Между атомами 12 и 14 образовалось расстояние, при котором атомные силы не в состоянии их удержать в одном ряду. Связь между ними разрывается. Атом 12 оказывается продолжением атомного ряда 2-6. Атом 14 при этом становится кромкой экстраплоскости 14-18. Атом 14 становится ядром дислокации. Таким образом, линия дислокации перешла на новое место (а именно сдвинулась на одно межатомное расстояние влево), а атомы совершали только колебательные движения на расстояния, гораздо меньше межатомных./

 5.2.4. Укажите расположение линии краевой дислокации по отношению к вектору касательно напряжения.

 5.2.5. Покажите, по какой плоскости проходит скольжение дислокации.   

 5.2.6. Приведите примеры, аналогичные скольжению краевой дислокации.

 

5.3. ПЕРЕПОЛЗАНИЕ КРАЕВОЙ ДИСЛОКАЦИИ

 

5.3.1. Дайте определение механизма переползания краевой дислокации.

     /Линия краевой дислокации проходит под кромкой экстраплоскости и если экстраплоскость удлиняется (или укорачивается), то и линия дислокации будет проходить ниже (или выше) под ней./

5.3.2.Объясните варианты положительного и отрицательного переползания краевой дислокации.

5.3.3. Объясните, почему переползание относят к диффузионному процессу.

5.3.4. Объясните, от чего зависит скорость переползания и скольжения краевой дислокации.

5.3.5. Дайте понятие порога на линии дислокации.

 

5.4. ВИНТОВАЯ ДИСЛОКАЦИЯ

 

5.4.1. Введение в кристалл винтовой дислокации.

   /На рис. 58 показать, что линией дислокации является ВС, вокруг нее атомы расположены не правильно чередующимися рядами, а смещены относительно друг друга по вертикали, образуя «винтовую лестницу». Высота этой «лестницы» может быть соизмерима с длиной кристалла, а ширина несколькими межатомными расстояниями./

 5.4.2. Покажите расположение линии винтовой дислокации относительно вектора касательного напряжения.

5.4.3. Покажите, чем отличаются правая и левая винтовая дислокации (рис.*).

5.4.3. Объясните скольжение винтовой дислокации.

    /Сопоставьте рис. 58 и 59. Атомы - черные кружки находятся за плоскостью скольжения, атомы - светлые кружки - перед плоскостью скольжения. На рис. 59 сверху заштрихован слой атомов, не имеющий продолжения перед плоскостью скольжения, а нижний слой атомов - около ДС - не имеет продолжения за плоскостью скольжения. В первоначальный момент линия дислокации по ширине проходила от (•) 5 до (•) 7.

На светлые кружки действует τ сверху вниз, на черные - снизу вверх (рис. 60), поэтому они соответственно приложенным напряжением перемещаются так, что в следующий момент линия дислокации проходит от

( • ) 6 до (·) 8./

5.4.5. Расскажите об особенностях скольжения винтовой дислокации, и сравните со скольжением краевой дислокации.

5.4.6. Дайте понятие о поперечном скольжении винтовой дислокации

(рис. 62) и докажите почему оно возможно.

 

5.5. СМЕШАННЫЕ ДИСЛОКАЦИИ

 

5.5.1. Объясните отличие смешанной дислокации от краевой и винтовой.              5.5.2. Рассмотрите перемещение плоской петли смешанной дислокации, при условии, если вектор сдвига находится в ее плоскости.

 

5.6. ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ДИСЛОКАЦИИ

 

5.6.1. Дайте понятие призматической дислокации (рис. 68). Покажите, что дислокационная петля призматической дислокации АВСД и вектор сдвига лежат не в одной плоскости. Обратите внимание на то, что эта дислокация скользить не может, так как дислокация может скользить по поверхности, содержащей и дислокационную линию, и вектор сдвига.

5.6.2. Рассмотрите варианты введения призматической дислокации в кристалл.

 

5.7. ВЕКТОР БЮРГЕРСА

 

5.7.1. Оцените степени искаженности кристаллической решетки.

5.7.2. Контур Бюргерса.

5.7.3. Укажите расположение вектора Бюргерса относительно краевой и винтовой дислокации.

5.7.4. Докажите, что вектор Бюргерса у дефектов недислокационного происхождения равен 0.

5.7.5. Разложение вектора Бюргерса смешанной дислокации на краевую и винтовую компоненты.

5.7.6. Мощность вектора Бюргерса.

 

5.8. ПЛОТНОСТЬ ДИСЛОКАЦИЙ

 

5.8.1. Дайте определение плотности дислокаций и укажите размерность.

 

Рис. 51. Сдвиг, создавший краевую дислокацию АВ. Стрелка—вектор сдвига Рис. 52. Краевая дислокация в примитивной кубической решетке.  

 

 

  Рис. 53. Сдвиг верхней части кристалла относительно нижней одновременно по всей плоскости ММ     Рис. 54. Смещения атомов при скольжении краевой дислокации справа налево на одно меж­атомное расстояние. Атомы в новых положениях находятся на пунктирных линиях

 

 

 

Рис. 55. Схема сдвига верхней части кристалла относительно нижней на одно межатомное расстояние при пробеге краевой дислокации справа налево через весь кристалл.

 

 

Рис. 56. Перемещение ковра из положения АВ в положение А’B’ в результате продвижения складки

 

 

Рис. 57. Сдвиг, создавший винтовую дислокацию:

а — кристалл до сдвига надрезан по ABCD; б — кристалл после сдвига; ABCD — зона сдвига.

 

 

Рис. 58. Кристалл с винтовой дислокацией, представляющий со­бой атомную плоскость, закрученную в виде геликоида   Рис. 59. Расположение атомов в области винтовой дислокации  

 

 

Рис. 60. Смещения атомов при скольжении узкой (а) и широкой (б) винтовой дислокации слева направо на одно межатомное расстояние  

 

Рис. 61. Кристалл с правой (П) и левой (Л) винтовыми дислокация­ми, скользящими в плоскости ABCD Рис. 62. Двойное поперечное скольжение винтовой дислокации ВС  

 

Рис. 63. Краевые и винтовые дислокации образуют одну не­прерывную ломаную (а) или плавную (б) линию внутри кристалла. Плавная линия содержит также участки смешан­ной ориентации

 

Рис. 64. Сдвиг, создавший смешанную дислока­цию АС Рис. 65. Расположение атомов в области смешанной дислокации.

 

 

Рис. 66. Скольжение смешанной дислокации   Рис. 67. Поперечное и двойное поперечное скольжение петли смешанной дислокации в г.ц.к. решетке.

 

 

 
Рис. 68. призматическая дислокация в результате вдавливания пуансона в кристалл   Рис. 69. Строение кристалла в области призматической дислокационной петли  

Рис. 70. Кристалл с расположенным в горизонтальной плоскости вакансионным диском (а) и после захлопывания вакансионного диска (б)

 

 

Рис. 71. Кристалл с расположенным в горизонтальной плоскости вакансионным диском (а) и после захлопывания этого диска, приведшего к образованию призматической дислокационной петли ВС (б)

 

 

 

Рис. 72. Контур Бюргерса вокруг краевой дислокации (а) и эквивалентный контур в совершенном кристалле (б): b— вектор Бюргерса

 

 

Рис. 73. Контур Бюргерса вокруг винтовой дислокации (а) и эквивалентный контур в совершенном кристалле (6)   Рис. 74. Краевая и винтовая составляющие вектора Бюргерса смешанной дислокации  

 

 

Практическое занятие 6

УПРУГИЕ СВОЙСТВА ДИСЛОКАЦИЙ

6.1. Энергия дислокации

6.2. Силы, действующие на дислокацию

6.3. Упругое взаимодействие параллельных краевых дислокаций

6.4. Упругое взаимодействие параллельных винтовых дислокаций

 

6.1. ЭНЕРГИЯ ДИСЛОКАЦИЙ

 

6.1.1. Объясните величины, входящие в формулу

Ев = ∫ ds·b

и запишите какой она примет вид, если при малых сдвиговых деформациях справедлив закон Гука.

6.1.2. Объясните, как вычислить энергию краевой дислокации, смешанной дислокации.

6.1.3. Укажите, от чего зависит энергия дислокаций.

6.1.4. Объясните, что такое линейное натяжение дислокации, по какой формуле его рассчитывают.

6.1.5. Объясните, как рассчитать энергию движущейся винтовой дислокации.

6.1.6. Объясните, почему дислокации являются термодинамически неравновесными дефектами.

 

6.2. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ДИСЛОКАЦИЮ

 

6.2.1. Определите внешние и внутренние, действующие на дислокацию силы. /Дислокация - это не частица, не тело, а особая конфигурация в расположении атомов, следовательно, речь должна идти о силе, действующей на эту конфигурацию и ее нельзя смешивать с силой, действующей на атомы/.

6.2.2. Выведите, чему равна сила, действующая на единицу длины дислокации (для краевой дислокации).

6.2.3. Определите напряжение, необходимое для изгибания линии дислокации в дугу с радиусом r (рис. 76).

 

6.3. УПРУГОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ КРАЕВЫХ

ДИСЛОКАЦИЙ

 

6.3.1. Рассмотрите взаимодействие двух краевых дислокаций одного знака, разных знаков, расположенных в параллельных плоскостях скольжения

(рис. 77).

/Нужно обратить внимание на точки А и В, где силы взаимодействия равны 0. Однако этот рисунок симметричен относительно начала координат, поэтому в точке А равновесие будет устойчивым, а в точке В неустойчивым./

6.3.2. Объясните причину устойчивости конфигурации, которую называют дислокационной стенкой.

6.3.3. Рассмотрите взаимодействие краевых дислокаций разного знака, когда они вплотную подходят друг к другу; когда они находятся в соседних плоскостях скольжения, разделенных одним межатомным расстоянием (рис. 78).

 

6.4. УПРУГОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВИНТОВЫХ

ДИСЛОКАЦИЙ

 

6.4.1. Запишите, чему равна сила, с которой одна винтовая дислокация действует на другую, ей параллельную.

6.4.2. Запишите, чему равна сила, с которой винтовая и краевая, параллельная ей дислокация, действуют друг на друга.

 

 

Рис. 75. Цилиндрическая оболочка вокруг винтовой дислокации, развернутая в пластину   Рис. 76. Схема к расчету напряжения, выгибаю­щего дислокацию в дугу  

 

Рис. 77. Силы отталкивания (+f) и притяжения (-f) краевых дислокаций в параллельных плоскостях скольжения

 

Рис. 78. Разноименные краевые дислокации в одной (а) и соседних (б,в) плоскостях скольжения

 

Практическое занятие 7

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ДЕФЕКТЫ

7.1. Плотнейшие упаковки

7.2. Дефекты упаковки

7.3. Границы зерен и субзерен

7.4. Малоугловые границы

7.5. Высокоугловые границы

 

7.1.ПЛОТНЕЙШИЕ УПАКОВКИ

 

7.1.1. Определите пространственное расположение атомов в плоскостях                   

плотнейшей упаковки.

7.1.2. Приведите примеры плотнейших упаковок в г.п. и г.ц.к. решетках: укажите индексы кристаллографических плоскостей в данных решетках, которые относятся к плотноупакованным; уделите внимание тому, как расположены атомные ряды, перпендикулярные плотноупакованным плоскостям.

 

7.2. ДЕФЕКТЫ УПАКОВКИ

 

7.2.1. Пути создания дефектов упаковки. Покажите дефекты упаковки вычитания и внедрения в Г.Ц.К. и Г.П. решетках.

7.2.2. Энергия дефекта упаковки. Покажите, каким образом оценивают энергию дефекта упаковки и что может ее сильно изменить.

 

7.3. ГРАНИЦЫ ЗЕРЕН И СУБЗЕРЕН

 

7.3.1. Определение границы зерна. Параметры, с помощью которых можно сделать кристаллографическое описание границы.

7.3.2. Различие между границами кручения и границами наклона.

 

 

7.4. МАЛОУГЛОВЫЕ ГРАНИЦЫ

 

7.4.1. Образование симметричной границы наклона из стенки краевых дислокаций одного знака. Объясните, в каком случае такая граница является скользящей, а когда миграция границы может происходить диффузионным путем.

7.4.2. Подразделение кристалла на полигоны при образовании дислокационных стенок, в каком случае это происходит. Укажите, чем обеспечивается стабильность дислокационной стенки.

7.4.3. Взаимодействие малоугловой границы с отдельными дислокациями, с точечными дефектами.

 

7.5. ВЫСОКОУГЛОВЫЕ ГРАНИЦЫ

 

7.5.1. Модели атомного строения высокоугловых границ: модель аморфной прослойки; модель переходной решетки; островковая модель Мотта.

7.5.2. Специальные границы. Объяснить понятия решетки совпадающих узлов и плотности совпадающих узлов. Показать отличие специальной границы от произвольной.

7.5.3. Зернограничные дислокации. Зернограничное скольжение. Укажите, отличие зернограничных дислокаций от решеточных. Полные зернограничные дислокации и частичные. Возможности скольжения и переползания зернограничных дислокаций.

    Собственные и несобственные зернограничные дислокации.

    Зернограничные ступеньки и отличие их поведения в кристалле от зернограничной дислокации.

   Факторы, влияющие на подвижность границы в кристалле.

Рис. 79. Кубическая плотнейшая упаковка Рис. 80. Гексагональная плотнейшая упаковка

 

Рис. 81. Слой плотнейшей упаковки атомов     Рис. 82. Дефекты упаковки в г.п. (а) и г.ц.к. (б) решетках: а- плоскость {1120}; б- плоскость{110}

 

 

Рис. 83. Дефект упаковки вычитания (а) и внедрения (б) в г.ц.к. решетке

 

 

Рис. 84. Единичная краевая дислокация в  г. п. и г. ц. к, решетках: Рис. 85. Плоскости базиса, призмы, пи­рамиды 1-го рода (a) и пирамиды 2-го рода (б) в г. п. решетке

 

 

Рис. 86. Границы наклона и кручения

 

 

Рис. 87. Несимметричная граница на­клона   Рис. 88. Граница кручения

 

   
Рис. 89. Специальная граница совпадающих узлов Рис. 90. Схема полигониуации: а — хаотическое расположение краевых дисло­каций в изогнутом кристалле; б — вертикаль­ные стенки из дислокаций после полигони­зации

 

Рис. 91. Фасетированная ступенчатая граница ABCD между двумя зернами с о.ц.к.   Рис. 92. Граница совпадающих узлов между двумя зернами (S=17)  

 

Рис. 93. Наклонная граница 37° <001> между зернами с кубической решеткой в по­ложении совпадения (а) и после жесткой релаксации (б)

 

Практическое занятие 8


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1130;