В.№5 Понятие вектора Бюргерса дислокации. Движение дислокаций. Теоретическая и фактическая прочность кристаллических тел. Зависимость прочности металлов от плотности дислокаций

Вектор Бюргерса дислокации получается если в идеальной решетке провести замкнутый векторный контур, а затем такой же контур провести в кристалле с дислокацией, заключив дислокацию во внутрь. В реальном кристалле контур окажется не замкнутым. Вектор необходимый для замыкания контура и будет вектором Бюргерса дислокации.

Вектор Бюргерса характеризует способность дислокации и прежде всего его способность к перемещению.

Теория дислокации позволила объяснить значительные расхождения между теоретической прочностью кристаллов и реально наблюдаемой прочностью.

Теоретическая прочность рассчитывается как произведение сил межатомного взаимодействия на число атомов в сечении кристаллов, поэтому для сдвига одной части кристалла относительно другой на одно межатомное расстояние необходимо разобрать все межатомные связи в плоскости сдвига.

В реальных кристаллах пластический сдвиг происходит в результате последовательного перемещения дислокации. Каждый элементарный акт перемещения дислокации в соседнее положение осуществляется путем разрыва только одной монотонной связи, поэтому для перемещения дислокации требуется гораздо меньших усилий, чем для сдвига в идеальном кристалле.

После пробега дислокации через весь кристалл она выходит на поверхность и исчезает, а в месте выхода образуется ступенька.

Зависимость прочности от плотности дислокации носит немонотонный характер.

Когда дислокации мало то сдвиг облегчается с увеличением плотности дислокации. Этому соответствует левая падающая часть кривой характерная для монокристаллов. Когда дислокаций становится много они располагаются в пересекающихся плоскостях и их движение затрудняется. Поэтому для сдвига требуется больше усилия, следовательно прочность материала возрастает. Этому соответствует правая возрастающая часть кривой, что характерно для обычных промышленных материалов. Таким образом для повышения прочности есть 2 пути:

Создание бездефектных монокристаллов

Увеличение плотности дефектов

В.№4. Дефекты кристаллической решетки. Классификация. Понятие о поверхностных дефектах кристаллов (границы зерен, блоков), их влияние на свойства кристаллов. Когерентные, полукогерентные и произвольные границы.

Дефекты кристаллического строения

Идеальный кристалл представляет собой трансляцию элементарной ячейки в трех направлениях. Для реальных кристаллов характерно наличие большого количества нарушений упорядоченного расположения атомов, которые называются дефектами кристаллического строения.

Различают дефекты трех типов.

1. Точечные дефекты – их размеры малы во всех трех измерениях.

К точечным дефектам относят:

Вакансии – это отсутствие атома в узле кристаллической решетки.

Дислацированный атом – это атом основного элемента расположенный между узлами кристаллической решетки.

Примесные атомы – это чужеродные атомы расположенные как в узлах так и в междоузле кристаллической решетки.

Точечные дефекты всегда присутствуют в металлах, при любой температуре выше абсолютного нуля.

Энергия образования вакансий значительно ниже энергии образования дислоцированного атома, поэтому основными дефектами атома металла являются вакансии.

Точечные дефекты приводят к локальным искажениям кристаллической решетки и следовательно влияют на свойства в частности повышают прочность и электросопротивление.