Объяснение механизма скольжения краевой дислокации. Скорость скольжения краевой дислокации

Рас-им схему атомного механизма перемещения кр. дис-ции при сдвиге на одно атомное расстояние. В исходном состоянии атомы обозначаются светлыми, а в конечном черными кружками

(18,6,16,4,14,2,12,10,8).Чтобы дислокация из исходного положения 1 переместить в соседнее положение 14 не нужно сдвигать всю верхнюю половину кристалла на одно межат. расстояние. Достаточно, чтобы были произведены следующие перемещения: атом 1 в 2, 3 в 4, 5 в 6, 7 в 8, 9 в 10, 11 в 12, 13 в 14, 15 в 16, 17 в 18. Аналогично смещаются атомы не только в плоскости чертежа, но и во всех атомных слоях || этой плоскости. Незначительные смещения атомов в области несовершенства приводит к перемещению дислокаций на 1 межатомное расстояние. При этом целая плоскость 7-17 разрываются на 2 части: ее нижняя часть объединяется с исходной экстраплоскостью в целую пло-ть 8-6, а верхняя часть превращается в новую экстраплоскость 14-18. Т.о. под действием касат. напр-ия τ дислокации перемещаются в плоскости ММ путем указанных выше смещений атомов. Такое смещение, когда каждый атом смещается меньше, чем межатомное расстояние, называется скольжением.

В итоге эта дислокация проскользит по кристаллу пока не выйдет на противоположную грань. Т.о. под действием сдвигающей силы дислокация будет скользить по плоскости ММ и выйдет на левую грань кристалла. Сдвиг верхней части кристалла относительно нижней на одно межатомное расстояние при пробеге дислокаций через весь кристалл приводит к необратимой дислокации. Пунктирная линия показывает часть кристаллографической плоскости, в которой произошел сдвиг.

Сдвиг произошел постепенно. В каждый момент времени в сдвиге участвовали не все атомы по обе стороны от плоскости скольжения, а только те, которые находятся в области дислокации вокруг края экстраплоскости.

Произошло поочередное смещение атомов на расстояние меньше межатомного, а в результате дислокация переместилась через весь кристалл. Если при одновременном сдвиге верхней части кристалла по отношению к нижней необходимо было преодолеть межатомные связи между всеми граничными атомами по обе стороны от плоскости скольжения, то при перемещении дислокаций в соседнее положение разрываются межатомные связи только между 11-13.

Именно этим объясняется низкое значение критич. скалывающего напряжения. Аналогичные результаты получаются при пробеге “-” кр. дислокации слева на право. Чтобы убедиться в этом достаточно перевернуть последний рисунок превратив “+” дислокацию в ”-”.

Отсюда видно, что под действием одних и тех же сдвигающих напряжений дислокации разных знаков двигаются в разных направлениях. Скольжение дислокаций не обусловлено диффузией атомов. Мы получаем пласт. деформацию. Скольжение может происходить при низких температурах. Отметим, что скольжение всегда происходит по плоскости, в которой лежат линия дислокации и вектор сдвига . Однако под легкостью движения дислокаций не следует понимать быстроту их движения. При малых значениях приложенного напряжения дислокации скользят очень медленно со скоростью 10^-7 см/с- 10^-9 м/с. Скорость скольжения дислокаций изменяется в очень широком диапазоне в зависимости от приложенного напряжения, температуры и других факторов. Скорость движения дислокаций: , где - касательное напряжение при котором , m- постоянная зависящая от материала. Эта формула не универсальная. Имеются и другие эмпирические формулы, т.о. скорость скольжения дислокаций в разных материалах неодинаково возрастает с повышением приложенного напряжения, т.к. для разных материалов имеет разные значения. В случае ковалентных кристаллов германий m=2, в случае ОЦК (Fe, Mo) m=10-40, в случае ГЦК m=200.