ктричного взаємодії може бути представлена ??наближеним виразом
, (3.5)
де f? частка вільних обірваних зв'язків, a? відстань між цими зв'язками, e? заряд електрона. При кімнатній температурі максимальне значення.
Бар'єри Пайерлса
Важливою характеристикою матеріалу, пов'язаної з рухом дислокацій, є так звані напруги (чи бар'єри) Пайерлса. Розглянемо зміну сил, що діють на дислокацію при її переміщенні на вектор Бюргерса (рис. 3.5). У вихідному положенні сили відштовхування, що діють на дислокацію з боку сусідніх площин, однакові і симетрично спрямовані в протилежні сторони. З початком переміщення дислокації з вихідного положення 1 напруга відштовхування збільшується і досягає максимуму, пройшовши шлях d/4, де d? межплоскостное відстань, і потім змінюється до мінімуму під впливом сил тяжіння при переході в положення, рівне d/2. Процес повторюється при переході з положення в положення 2. При цьому напівплощина 2 зміститься вправо в положення. Таке циклічну зміну напруги відбувається протягом усього часу руху дислокації.
Рис. 3.5. Переміщення дислокації в решітці і періодичний характер зміни при цьому її потенційної енергії
Отже, при переміщенні дислокації в решітці вона відчуває періодична зміна гальмують пружних напружень. Це відбувається так, як ніби дислокація гальмується силами тертя в решітці. Положення, відповідне, називають долиною потенційного рельєфу. Характер залежності потенційної енергії крайової дислокації від зміщення з рівноважного положення визначається типом хімічного зв'язку та іншими факторами. У першому наближенні її вважають синусоїдальної і визначають з формули
, (3.6)
де G? модуль пружності, b? модуль вектора Бюргерса, рівний трансляційний вектору в напрямку переміщення дислокації, x? поточна координата, a? Найближчим міжатомних відстань в напрямку руху дислокації.
Максимальна (амплітудне) значення і є бар'єр Пайерлса, вперше встановив це явище і залежність (3.5). Чим менше бар'єр Пайерлса, тим менша енергія необхідна для руху дислокації. Для того щоб дислокація просувалася в своїй системі ковзання, фактично прикладена напруга має бути більше напруги Пайерлса. Це означає, що при додатку до кристалу (кристалітів) сдвигового напруги пластична деформація почнеться раніше в тій системі ковзання, в якій раніше, ніж в інших, виявиться вище напруги Пайерлса.
4. Деформаційне старіння дислокацій
. 1 Освіта домішкових атмосфер навколо нерухомої дислокації домішкових атмосфер
Для реалізації взаємодії нерухомих дислокацій і рухливих атомів домішки температура повинна бути досить висока, щоб атоми могли мігрувати до дислокациям, в результаті чого енергія останніх зменшиться. Виходячи з моделі пружного взаємодії, Коттрел і Білбіл показали, що число атомів в одиниці об'єму, мігруючих до одиниці довжини дислокації за час з розчину, що містить спочатку атомів розчиненого елемента, дорівнює
(4.1)
де - параметр взаємодії з рівняння (3.9).
Розрахункова залежність числа мігруючих атомів від отримала експериментальне підтвердження при вивченні деформаційного старіння заліза, що містить вуглець і азот. Старіння після деформації розглядають як процес, при якому атоми розчинених елементів мігрують до дислокациям, які залишилися вільними. У результаті взаємодії переміщаються атомів домішок з нерухомими дислокаціями виникає усталене розподіл атомів навколо дислокацій (атмосфера). На прикладі заліза, що містить домішки вуглецю та азоту, Набарро показав, що енергія активації деформаційного старіння збігається з енергією активації дифузій вуглецю та азоту в фериті, а тривалість старіння - того ж порядку, який очікується при утворенні атмосфери (залежність). Локальна концентрація домішки в будь-якому елементі об'єму атмосфери пов'язана з середньою концентрацією рівнянням
(4.2)
Ця концентрація може бути досить велика в обсягах, близьких до центру дислокації, що визначає можливість ближнього взаємодії. У разі хімічної спорідненості між атомами розчиненого і основного елементів на пізніх стадіях деформаційного старіння можливе утворення частинок виділень уздовж дислокації. Тому слід розрізняти ранні та пізні стадії деформаційного старіння.
На початку старіння атоми розчинених елементів розташовані безладно щодо дислокації. У разі крайової дислокації пружна енергія її взаємодії з атомом, розташованим в точці визначається рівнянням (3.9). Еквіпотенціальні лінії утворюють сімейство кіл, що проходять через центр дислокації, причому центри самих кіл лежать на осі (рис. 4.1). Зміна від однієї окружності до іншої створює діючу на кожен розчинений атом силу, сообщающую йому ш...
