2.3.5. Определение плотности дислокаций методом ямок травления

В массивных образцах дислокационную структуру можно выявить металлографически – травлением шлифов специальными методами. Выявление дислокаций возможно при тепловом, вакуумном, химическом или электролитическом травлении. Дислокациям на поверхности металлографических шлифов соответствуют ямки, которые называются ямками травления. Их образование в районе выходов дислокаций на поверхности связано с тем, что область кристаллической решетки вблизи дислокации имеет избыток энергии, за счет чего облегчено удаление атомов с поверхности твердого тела на этих участках. Различным кристаллографическим плоскостям соответствует разная форма ямок. Например, плоскости (111) соответствуют ямки в виде равносторонних треугольников, а (110) – в виде квадратов.Огранка ямок четко наблюдается при совпадении плоскости шлифа с кристаллографической плоскостью. Отклонение кристаллографической плоскости от шлифа на небольшой угол приводит к искажению формы ямок травления, если это отклонение незначительно.Наличие ямок травления в местах выходов дислокаций на поверхность позволяет определить их плотность и исследовать блочную структуру металла.

Для определения плотности дислокаций площадь фотографии разбивают на несколько одинаковых квадратов и подсчитывают число ямок травления i в квадрате. По нескольким квадратам рассчитывают среднее значение i .

Плотность дислокаций рассчитывают по формуле

(9)

где iср - среднее значение i

М – увеличение микроскопа;

S – площадь квадрата, см2.

Метод ямок травления дает большую погрешность, чем электронно-микроскопические исследования, но проще в исполнении.

2.4. Порядок выполнения работы

Ознакомиться с методами определения плотности дислокаций.

Определить плотность дислокаций по количеству дислокаций:

а) подсчитать число выходов дислокаций N на поверхность;

б) определить площадь фотографии и увеличение;

в) определить вероятностный коэффициент, исходя из типа кристаллической решетки образца;

г) подставить найденные значения в формулу (5).

Определить плотность дислокаций методом секущих:

а) измерить длины проекций дислокаций на плоскость фольги и нанести на гистограмму (рис.2.);

б) определить lo как наиболее часто встречающуюся длину дислокаций;

в) подсчитать толщину фольги t по формуле (7);

г) нанести на фотографию сетку шагом h = 2t, считая края фотографии элементами сетки;

д) подсчитать число пересечений число линий дислокаций q с линиями нанесенной сетки;

е) измерить суммарную длину Т нанесенной сетки;

ж) определить плотность дислокаций, подставив полученные значения в формулу (6).

Определить плотность дислокаций методом ямок травления:

а) разбить фотографию на квадраты произвольной площади;

б) определить количество ямок травления i для нескольких квадратов и усреднить их;

в) подставить полученные значения в формулу (9).

2.5. Содержание отчета

Основные сведения об электронной микроскопии:

а) схема и описание электронного микроскопа;

б) применение прямого и косвенного методов исследования.

Основные сведения о способах определения плотности дислокаций:

по числу выходов на поверхность;

методом секущих;

по ямкам травления.

Гистограмма распределения дислокаций по длинам.

Сравнение величин плотности дислокаций, рассчитанных разными способами. Анализ результатов.