- •1.Потенциал парного взаимодействия (Потенциал Леннарда - Джонса).
- •2. Агрегатное состояние вещества.
- •3. Жидкости и особенности их структуры.
- •4. Основные свойства жидкостей
- •5. Кристаллические и аморфные тела
- •6. Кристаллические тела и их структуры.
- •7. Дефекты кристаллического строения металлов
- •8. Точечные дефекты.
- •9. Межузельные пустоты в гцк решетке.
- •10. Межузельные пустоты в оцк и гп решетках.
- •12. Искажение решетки вокруг точечных дефектов.
- •13. Термодинамика точечных дефектов
- •14. Миграция точечных дефектов.
- •1Вакансии
- •2)Межузельные атомы.
- •15. Вакансионные комплексы.
- •16. Комплексы из межузельных атомов
- •17. Поведение вакансий при закалке
- •18. Методы определения концентрации вакансий, энергии образования и миграции.
- •2 Метод.
- •3 Метод.
- •19. Измерение энергии активации миграции вакансий.
- •20. Дислокации.
- •21. Краевые дислокации. Экстраплоскость. Ядро дислокации. Положительная и отрицательная дислокации, их обозначение.
- •22. Объяснение механизма скольжения краевой дислокации. Скорость скольжения краевой дислокации.
- •23. Переползание краевой дислокации. Пороги на краевой дислокации.
- •24.Винтовая дислокация. Отличие винтовой дислокации от краевой дислокации.
- •25. Скольжение винтовой дислокации.
- •26. Смешанные дислокации и их движения. Дислокационные петли.
- •27. Вектор Бюргерса
- •28. Энергия дислокаций. Вывод формулы энергии винтовой дислокации. Сравнение энергий винтовой и краевой дислокаций. Обсуждение формулы энергии дислокаций.
- •29. Взаимодействие параллельных краевых дислокаций.
- •30. Дислокационные стенки.
- •31. Взаимодействие параллельных винтовых дислокаций. Сила их взаимодействия.
- •32. Полные и частичные дислокации. Дислок. Реакции. Критерий Франка.
- •33. Плотнейшие упаковки
- •34. Дефекты упаковки
- •36. Характер теплового движения частиц в кристаллах.
- •37. Скорость упругих волн. Характеристики волн.
- •38. Колебательные моды линейной одноатомной цепочки.
- •39. Анализ закона дисперсии. Первая зона Бриллюэна.
- •40. Нормальные колебания линейной 2-х атомной цепочки.
- •41. Анализ закона дисперсии для двухатомной цепочки.
- •42. Акустическая и оптическая ветви двухатомной цепочки.
- •Оптическая ветвь
- •43. Колебания атомов в трехмерном одноатомном кристалле.
- •44. Классическая теория теплоёмкости кристалла. Её недостатки. Закон Дюлонга-Пти.
- •45 .Эйнштейновская теория теплоёмкости. Вывод формулы для средней энергии осциллятора. Анализ теории.
- •46. Дебаевская теория теплоемкости кристаллической решетки. Вывод формулы.
- •47. Анализ уравнения Дебая. Температура Дебая.
- •48. Теплопроводность твердых тел
- •49. Ангармонические эффекты. Тепловое расширение твёрдых тел.
21. Краевые дислокации. Экстраплоскость. Ядро дислокации. Положительная и отрицательная дислокации, их обозначение.
Краевая дислокация может быть наглядно представлена как нарушение на краю дополнительно вставленной плоскопараллельной атомной плоскости.
Для примитивной куб. решетки краевую дислокацию можно представить следующим образом:
Одна вертикальная атомная плоскость в верхней половине кристалла не имеет продолжения в нижней половине. Такую лишнюю неполную плоскость называют экстраплоскостью. Лишний атомный слой действует как клин, изгибая решетку вокруг своего нижнего края внутри кристалла. Наиболее существенно то, что в некоторой области вблизи края экстраплоскости внутри кристалла решетка сильно искажена. Выше края экстраплоскости межат. расстояние меньше нормальных, а ниже края – больше. Атом на самой кромке экстраплоскости имеет меньше соседей, чем атом внутри совершенной решетки. Т.о.область несовершенства кристалла вокруг края экстраплоскости называется краевой дислокацией.
В одном измерении протяженность этого несовершенства такая же, как длина экстраплоскости, т.е. ее размер макроскопический. В плоскости перпендикулярной к краю экстраплоскости область рассматриваемого несовершенства имеет малые размеры от 2 до 10 атомных диаметров. Следовательно краевая дислокация относится к классу линейных дефектов. Можно представить, что рассматриваемая область несовершенства находится внутри трубки, осью которой является край экстраплоскости. Эта трубка, внутри которой заключена несовершенная часть кристалла, называется ядром дислокации. В ядре дислокаций выше края экстраплоскости имеется область сгущения атомов, а ниже область разрежения.
Положение центра ядра дислокации в кристаллографической плоскости обозначается . Совокупность центров в || атомных плоскостях образует линию дислокации.
Краевую дислокацию можно получить расщепив кристалл сверху вниз и вставляя в него лишнюю атомную плоскость. Например, если экстраплоскость находится в верхней части кристалла, то дислокацию называют положительной, а если находится в нижней части кристалла, то отрицательной. Разумеется различие между “+” и ”-” дислокациями условное, знак дислокации имеет большое значение только при теоретическом изучении взаимодействия дислокации.
22. Объяснение механизма скольжения краевой дислокации. Скорость скольжения краевой дислокации.
Р ас-им схему атомного механизма перемещения кр. дис-ции при сдвиге на одно атомное расстояние. В исходном состоянии атомы обозначаются светлыми, а в конечном черными кружками
(18,6,16,4,14,2,12,10,8).Чтобы дислокация из исходного положения 1 переместить в соседнее положение 14 не нужно сдвигать всю верхнюю половину кристалла на одно межат. расстояние. Достаточно, чтобы были произведены следующие перемещения: атом 1 в 2, 3 в 4, 5 в 6, 7 в 8, 9 в 10, 11 в 12, 13 в 14, 15 в 16, 17 в 18. Аналогично смещаются атомы не только в плоскости чертежа, но и во всех атомных слоях || этой плоскости. Незначительные смещения атомов в области несовершенства приводит к перемещению дислокаций на 1 межатомное расстояние. При этом целая плоскость 7-17 разрываются на 2 части: ее нижняя часть объединяется с исходной экстраплоскостью в целую пло-ть 8-6, а верхняя часть превращается в новую экстраплоскость 14-18. Т.о. под действием касат. напр-ия τ дислокации перемещаются в плоскости ММ путем указанных выше смещений атомов. Такое смещение, когда каждый атом смещается меньше, чем межатомное расстояние, называется скольжением.
В итоге эта дислокация проскользит по кристаллу пока не выйдет на противоположную грань. Т .о. под действием сдвигающей силы дислокация будет скользить по плоскости ММ и выйдет на левую грань кристалла. Сдвиг верхней части кристалла относительно нижней на одно межатомное расстояние при пробеге дислокаций через весь кристалл приводит к необратимой дислокации. Пунктирная линия показывает часть кристаллографической плоскости, в которой произошел сдвиг.
Сдвиг произошел постепенно. В каждый момент времени в сдвиге участвовали не все атомы по обе стороны от плоскости скольжения, а только те, которые находятся в области дислокации вокруг края экстраплоскости.
Произошло поочередное смещение атомов на расстояние меньше межатомного, а в результате дислокация переместилась через весь кристалл. Если при одновременном сдвиге верхней части кристалла по отношению к нижней необходимо было преодолеть межатомные связи между всеми граничными атомами по обе стороны от плоскости скольжения, то при перемещении дислокаций в соседнее положение разрываются межатомные связи только между 11-13.
Именно этим объясняется низкое значение критич. скалывающего напряжения. Аналогичные результаты получаются при пробеге “-” кр. дислокации слева на право. Чтобы убедиться в этом достаточно перевернуть последний рисунок превратив “+” дислокацию в ”-”.
Отсюда видно, что под действием одних и тех же сдвигающих напряжений дислокации разных знаков двигаются в разных направлениях. Скольжение дислокаций не обусловлено диффузией атомов. Мы получаем пласт. деформацию. Скольжение может происходить при низких температурах. Отметим, что скольжение всегда происходит по плоскости, в которой лежат линия дислокации и вектор сдвига . Однако под легкостью движения дислокаций не следует понимать быстроту их движения. При малых значениях приложенного напряжения дислокации скользят очень медленно со скоростью 10-7 см/с- 10-9 м/с. Скорость скольжения дислокаций изменяется в очень широком диапазоне в зависимости от приложенного напряжения, температуры и других факторов. Скорость движения дислокаций: , где - касательное напряжение при котором , m- постоянная зависящая от материала. Эта формула не универсальная. Имеются и другие эмпирические формулы, т.о. скорость скольжения дислокаций в разных материалах неодинаково возрастает с повышением приложенного напряжения, т.к. для разных материалов имеет разные значения. В случае ковалентных кристаллов германий m=2, в случае ОЦК (Fe, Mo) m=10-40, в случае ГЦК m=200.