Взаимодействие дислокаций с вакансиями и межузельными атомами

Атмосферы Сузуки.

В Г.Ц.К. решетке дефект упаковки растянутой дислокации яв­ляется тонкой прослойкой с чередованием слоев, характерным для г.п. решетки. Растворимость элемента в общем случае должна быть разной в г.ц.к. и г.п. решетках. При достаточно высокой температуре атомы перераспределяются диффузионным путем между дефектом упаковки и г.ц.к. решеткой аналогично пере­распределению элементов между двумя фазами. Поэтому такое перераспределение атомов было названо Сузуки химическим взаимодействием растянутой дислокации с растворенными атомами. Примесные атомы или диффундируют в дефект упаковки или уходят из него. При этом средняя концентрация в основном объеме с г. ц. к. решеткой остается практически постоянной. Измененную концентрацию примесных атомов или атомов легирующего элемента в дефекте упаковки растянутой дислокации называют атмосферой Сузуки.

Самопроизвольный процесс образования атмосфер Сузуки уменьшает энергию дефекта упаковки и тем самым приводит к уве­личению ширины растянутой дислокации. Энергия химической связи примесного атома с растянутой дислокацией около 0,1— 0,2 эВ и более. В отличие от упругого коттрелловского взаимодей­ствия химическое взаимодействие Сузуки проявляется одинаково сильно в случае краевых и винтовых дислокаций в г. ц. к. решетке. Влиянию атмосфер Сузуки на поведение дислокаций уделяется особенно большое внимание при исследовании растворов на основе меди и никеля.

Поле напряжений краевой дислокации взаимодействует с по­лем упругих напряжений вакансии и межузельного атома. Межузельный атом притягивается к области гидростатического растя­жения, а вакансия — к области гидростатического сжатия. Упру­гое взаимодействие вакансий с дислокациями слабее, чем межузельных атомов, вокруг которых деформация решетки больше (см. табл. 4).

Вакансии и межузельные атомы, притянувшись к дислокации, могут аннигилировать на порогах. На рис. 28, б показан порог на краевой дислокации — излом края экстраплоскости. Часть экстра­плоскости оканчивается на одной плоскости скольжения, а часть — на соседней. Высота ступеньки — одно межатомное расстояние. Когда вакансия подходит к ступеньке и оседает здесь, ступенька смещается на одно межатомное расстояние вдоль края экстраплос­кости (на рис. 28, б справа налево). При этом вакансия как тако­вая исчезает. Если же к ступеньке подходит и присоединяется межузельный атом, то она смещается на одно межатомное расстояние в противоположном направлении, а этот атом перестает существо­вать как межузельный — он становится частью экстраплоскости. Следовательно, краевая дислокация может служить стоком для вакансий и межузельных атомов.

Результат взаимодействия краевой дислокации с примесными атомами принципиально отличен от результата ее взаимодействия с вакансиями и межузельными атомами основного металла. Если последние могут аннигилировать, то примесные атомы сохраняют свою индивидуальность, образуя атмосферы.

Если скорость подхода вакансий и межузельных атомов к дислокации больше скорости исчезновения их на порогах, то эти де фекты могут образовать атмосферу вокруг линии дислокации тиш коттрелловской примесной атмосферы.

Смешанные дислокации упруго взаимодействуют с вакансиями и межузельными атомами в соответствии с их краевой компонен­той.

Имеется точка зрения, согласно которой вакансии могут притя­гиваться к дислокации любого типа, в том числе и к чисто винто­вой. Объясняется это тем, что вакансия — пустое место и в ее присутствии упругая энергия дислокации локально уменьшается.

геликоидальных ди­слокаций, у которых линия ди­слокации закручена в весьма Притяжением вакансий к вин­товой дислокации объясняют образование правильную спираль. Природа образования геликоидальной дислокации окончательно не выяснена. Геометрия превраще­ния прямолинейной винтовой дислокации АВ в геликоидаль­ную А’В’ вследствие присоеди­нения группы вакансий Р по­казана по этапам на рис. 102.

Геликоидальные дислокации свойственны закаленным с высоких температур алюминиевым сплавам, что подтверждает ведущую роль вакансий в их образовании (после закалки с высоких тем­ператур решетка сильно пересыщена вакансиями).

Перестраивание прямолинейной винтовой дислокации в гелико­идальную вследствие присоединения вакансий является своеоб­разным переползанием винтовой дислокации. При этом, как легко понять из рис. 102, дислокация приобретает краевую компоненту и становится смешанной.

Не следует путать понятия «винтовая дислокация» и «гелико­идальная дислокация». У винтовой дислокации вектор Бюргерса параллелен линии дислокации и атомы закручены по винту в об­ласти ядра дислокации вокруг ее оси. У геликоидальной же дисло­кации по спирали закручена сама линия дислокации, а вектор Бюргерса параллелен оси этой спирали и составляет разные углы с линией дислокации в разных ее участках (будучи инвариантом дислокации, вектор Бюргерса не меняет своего направления при превращении прямолинейной дислокации в геликоидальную).

Лекция разработана «___»________200__г.

_______________________Фигуровский Д.К.

[1] В ионных кристаллах на пороге краевой дислокации рядом могут оказаться два иона одинакового знака; такой порог несет большой электрический заряд. Электростатическое притяжение ионов примеси к заряженным порогам на дисло­кациях в ионных кристаллах весьма велико (0,1—1 эВ) и может значительно пре­вышать упругое притяжение.

Дата добавления: 2014-01-07