Дислокационная модель деформации

Рассмотрим кристалл с некоторым количеством положительных дислокаций, расположенных в плоскостях скольжения S₁, S₂ (рис. 5.8, а). Выделим в нем область М, окружающую положительную дислокацию, лежащую в плоскости S₂. Если кристалл деформируется и решетка получает угловую деформацию γ_xz (рис. 5.8, б), то в ядре дислокации происходит изменение взаимного положения атомов и перераспределение напряжений. При деформации, соответствующей напряжению , начинается консервативное движение дислокации (рис. 5.8, в). Легкость движения дислокации можно объяснить следующим. Искажение решетки под действием напряжения  приводит к тому, что линия дислокации L₀ приближается к цепочке атомов А₁, расположенной под плоскостью скольжения, а цепочка атомов L₁ удаляется от цепочки А₁ (рис. 5.8, б). Экстраплоскость K₀L₀ разрывает атомную плоскость K₁L₁А₁В₁ и образует вместе с частью плоскости А₁В₁ полную атомную плоскость K₀L₀А₁В₁, а часть плоскости K₁L₁ становится экстраплоскостью (рис. 5.8, в). Под действием напряжения  этот процесс может многократно повторять до тех пор, пока экстраплоскость выйдет на поверхность кристалла и на последней образуется ступенька (рис. 2.14, г).

Рис. 5.8. Дислокационная модель деформации элемента кристалла:

а – кристалл с дислокациями в плоскостях скольжения S₁ – S₃; б – упругая деформация решетки; в – начало движения дислокации к поверхности кристалла; г – разгрузка кристалла после выхода дислокации на поверхность.

Следовательно, происходит как бы перемещение экстраплоскости, хотя в действительности все атомные плоскости перемещаются на расстояние, меньшее параметра решетки а. В плоскости скольжения может находиться m дислокаций одного знака, как например, в плоскости S₂ (рис. 5.8, а). под действием напряжения  все они могут пройти через кристалл и выйти на его поверхность. Тогда ступенька станет равной mа.

Рассмотрим движение дислокаций в случае, когда в плоскости скольжения расположено несколько дислокаций разных знаков (рис. 5.8, а плоскость S₃). Нетрудно установить, что при встречном движении дислокаций разных знаков произойдет взаимное уничтожение, или аннигиляция дислокаций. Последовательная аннигиляция дислокаций разных знаков и выход дислокаций на поверхности кристаллов приводят к уменьшению плотности дислокаций.

С помощью понятия о дислокациях легко объяснить, почему реальные кристаллы деформируются при напряжениях, которые на несколько порядков ниже предсказанных по формулам.