Торможение дислокаций при их упругом взаимодействии и пересечении с другими дислокациями

Проходя через лес дислокаций, скользящая дислокация испы­тывает сильное торможение, обусловленное разными причинами.

При сближении с дислокациями леса скользящая дислокация упруго выгибается около точек будущего пересечения и выгибает здесь эти дислокации (см. рис. 98). Если скользящая дислокация была растянута, то перед моментом пересечения возникают пере­тяжки дефекта упаковки (см. рис. 98, б), для чего требуется повы­шенное напряжение.

Сильное тормозящее действие оказывают пороги на винтовых дислокациях, образующиеся в большом количестве при пересе­чении дислокаций леса. Как уже отмечалось в § 33, протаски­вание таких порогов за дислокацией, связанное с затратой энер­гии на генерирование точечных дефектов (см. рис. 96), требует повышенного напряжения. В г. ц. к. решетке энергия образо­вания порогом одной вакансии составляет около 0,7 эВ, а межузельного атома 4,8 эВ.

Нерасщепленные пороги на краевой дислокации, имеющие краевую ориентацию, могут скользить вместе с дислокацией, но если они диссоциированы (см. рис. 99), то необходимо дополни­тельное напряжение для их стягивания, чтобы стало возможным скольжение. Растянутые пороги должны очень эффективно тор­мозить дислокации.

В г. ц. к. решетке при встречном движении растянутых дисло­каций в пересекающихся плоскостях скольжения образуются дислокации Ломер — Коттрелла, прочно привязанные к линии пересечения плоскостей (см. рис. 78). Сидячая дислокация Ломер — Коттрелла является барьером для других дислокаций, скользящих в плоскостях, в которых находится клинообразный дефект упа­ковки. Скользящая дислокация, встретившись в своей плоскости скольжения с хвостовой дислокацией барьера Ломер — Котт­релла, испытывает отталкивание со стороны поля ее упругих на­пряжений и после определенного сближения останавливается.

Следующая дислокация, скользящая в той же плоскости, будет остановлена ранее задержанной дислокацией и т. д. Около барьера Ломер — Коттрелла возникает скопление, нагромождение дислокаций (рис. 125, б).

На каждую приближающуюся к барьеру дислокацию действуют результирующие напряжения от ранее остановившихся дислокаций. Поэтому каждая новая дислокация останавливается на более далеком расстоянии от предыдущей (см. рис. 125, а). Скопление дислокаций в одной плоскости скольжения (плоское скопление) с характерным распределением их около барьера, иногда называют «горизонтальной» группировкой в отличие от «вертикальной» группировки (стенки) из дислокаций одного знака одна над другой в параллельных плоскостях скольжения (см. рис. 104, б). Если нагромождение образовано краевыми дисло­кациями, то решетка вблизи него должна быть искривлена, так как скапливается большое число параллельных экстраплоскостей, действующих как клинья (см. рис. 22). Сто краевых дислокации одного знака на длине 5000 межатомных расстояний создают угол изгиба в несколько градусов (на рис. 125, а изгиб плоскости скольжения не показан).

Барьеры Ломер — Коттрелла не только останавливают сколь­зящие дислокации, но и могут подавить генерирование источни­ками новых дислокаций. Каждая дислокационная петля, поро­жденная источником Франка — Рида, создает встречное напря­жение, действующее на следующие петли и сам источник. При удалении петли от источника противополе ослабевает. Если же недалеко от источника имеется барьер, у которого возникает на­громождение дислокаций, то суммарное поле напряжений этого нагромождения может создать в плоскости скольжения такое встречное напряжение τ_н, что разность между приложенным касательным напряжением τ и τ_н станет меньше критического на­пряжения τ_кр, обеспечивающего работу источника. Следовательно, при τ — τ_н <τ_кр источник оказывается запертым [вели­чина τ_кр определяется формулой (64)].

В плоскости скольжения на длине L от барьера до источника оказываются заторможенными п дислокаций, образующих на­громождение.

Расчет показывает, что число дислокаций в таком нагромож­дении:

где τ – приложенное напряжение;

G – модуль сдвига;

b – вектор Бюргерса.

Для винтовых дислокаций k = 1, а для краевых k = (1-μ ), где μ — коэффициент Пуассона. Естественно, что чем дальше от барьера находится источник и выше приложенное напряжение, тем большее число дислокаций от этого источника будет образо­вывать скопление у барьера. На головную дислокацию, останов­ленную барьером, действует напряжение

Это означает, что коэффициент концентрации напряжений у го­ловной дислокации равен числу сдерживаемых ею дислокаций.

Когда у барьера останавливаются растянутые дислокации, то под действием приложенных напряжений ширина их уменьшается (хвостовая дислокация Шокли приближается к головной). Чем ближе к барьеру, тем больше сжаты растянутые дислокации (рис: 125, б). Если передние дислокации полностью стягиваются, то они могут обойти барьер Ломер — Коттрелла: стянутая вин­товая дислокация обходит барьер поперечным скольжением, а стянутая краевая — переползанием (при достаточной диффу­зионной подвижности атомов).

Сидячая дислокация Ломер — Коттрелла — один из весьма эффективных барьеров для скользящих дислокаций, а число таких барьеров в г. ц. к. решетке во время деформирования велико, так как скольжение происходит в пересекающихся плоскостях. С развитием деформации число барьеров Ломер — Коттрелла возрастает и они могут окружить и запереть все источники Франка—Рида (рис. 126). Это считается одной из основных при­чин деформационного упрочнения (наклепа).

Дата добавления: 2014-01-05