Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
88
сжимающие, а расположенные под ней — растягивающие напряжения.
Максимальные искажения и напряжения в решетке концентрируются при наличии краевой дислокации вдоль края лишней атомной плоскости. Эта зона максимальных напряжений, ограниченная пунктирной линией на рис. 15, называется ядром дислокации.
—п
Рис. 14. Модель краевой дислокации Рис. 15. Схема образования кра-в кристалле евой дислокации
Таким образом, линия краевой дислокации неограниченно простирается в плоскости скольжения вдоль края лишней атомной плоскости в направлении, перпендикулярном к направлению скольжения (направлению положения силы), т. е. линия дислокации проходит через точку Р перпендикулярно плоскости рисунка. Другими словами, для чисто краевой дислокации линия дислокации перпендикулярна направлению приложения силы сдвига и направлению скольжения.
Винтовая дислокация. Признаком винтовой дислокации является превращение параллельных атомных плоскостей (в бездефектном кристалле) в единую атомную плоскость в виде геликоидальной поверхности (наподобие винтовой плоскости) и наличие на поверхности кристалла своеобразной дислокационной атомной ступеньки (уступа).
Схематическое изображение винтовой дислокации приведено на рис. 16. Ее образование можно представить себе, если мысленно сделать в кристалле разрез (по плоскости АВСБ), а затем за счет силы Р сдвинуть одну часть кристалла в этой плоскости по отно-
89
шению к другой части на одно межатомное расстояние вниз таким образом, чтобы один срезанный край каждой атомной плоскости решетки, перпендикулярный плоскости среза, совпал с другим срезанным краем нижележащей плоскости решетки. Срезанные поверхности могут быть таким образом соединены абсолютно точно, после чего невозможно распознать, по какой плоскости внутри кри-
L
Рис. 16. Схема образования винтовой дисло- Рис. 17. Схематическое изобра-кации жение атомных плоскостей при
винтовой дислокации
сталла был сделан разрез. Положение дислокации будет определяться только положением края секущей плоскости, в частности, в результате ее пересечения с поверхностью кристалла образуется атомная ступенька (ABE).
Максимальные скручивающие и сдвиговые искажения в решетке (ядро дислокации) будут концентрироваться в кристалле в области (ограниченной пунктирной линией на рис. 16), расположенной у основания ступеньки, а линией дислокации будет линия ВС. Таким образом, для чисто винтовой дислокации ее линия параллельна направлению приложения силы Р сдвига и направлению скольжения. Если мысленно поместить себя в узле решетки Е (рис. 16) и обойти вокруг линии дислокации ВС по контуру EKLMNA, то попадем в точку Л, сместившись вниз на одно межатомное расстояние (в идеальном кристалле без винтовой дислокации попали бы снова в точку Е), сделав еще один такой же оборот, сместимся вниз еще на одно межатомное расстояние и т. д. Другими словами, при наличии винтовой дислокации атомные плоскости решетки, как уже отмечалось, превращаются в подобие спиралевидной винтовой
90
поверхности, откуда и название — винтовая дислокация (рис. 17).
Вектор Бюргерса. Геометрической (качественной) и количественной характеристикой дислокаций является так называемый вектор Бюргерса.
Рассмотрим его построение для краевой дислокации (рис. 18). Возьмем в решетке какой-нибудь узел, например Л, и отсчитаем от него в направлении против часовой стрелки определенное число
А •
& С
а)
^_ G
А Е i
F
В С
6)
Рис. 18. Построение вектора Бюргерса при краевой дислокации:
а — идеальная решетка; б — решетка с краевой дислокацией
межатомных расстояний (например, семь) в одном кристаллографическом направлении (до узла В), затем такое же число межатомных расстояний в другом направлении (до узла С) и т. д., продолжая это до завершения полного оборота. Если в кристалле нет дислокаций, то в конечном итоге попадем в исходный узел А (полученный контур АВСБА называется контуром Бюргер -с а). Если же в кристалле есть краевая дислокация, что равносильно наличию в одной его части лишней атомной плоскости (Рй), то контур Бюргерса, построенный вокруг линии дислокации (проходящей через точку ^) откладыванием в недеформированной части кристалла одинакового числа межатомных расстояний по разным кристаллографическим направлениям, окажется незамкнутым, поскольку попадем в точку Е. Вектор ЕА, необходимый для замыкания контура Бюргерса, и является вектором Бюргерса. Аналогично можно построить контур Бюргерса и для винтовой дислокации, который будет равным высоте ступеньки АЕ (см. рис. 16).
Направление вектора Бюргерса определяет геометрию дислокации, т. е. ее характер: при чисто краевой дислокации вектор Бюргерса перпендикулярен, а при чисто винтовой параллелен линии дислокации. Для смешанной дислокации, имеющей как краевую,
91
так и винтовую составляющие, вектор Бюргерса направлен к линии дислокации под некоторым углом (не равным 90°). Величина вектора Бюргерса характеризует мощность дислокации, т. е. степень искажения решетки, поскольку энергия дислокации пропорциональна квадрату вектора Бюргерса. Вектор Бюргерса — величина, кратная параметру решетки, а его значение определяется кристаллографической структурой кристалла.
