24.Винтовая дислокация. Отличие винтовой дислокации от краевой дислокации.

Понятие о винтовой дислокации в физику тв. тела ввел Бюргерс в 1939 году. Сделаем разрез в кристалле по плоскости АВСД и сдвинем переднюю правую на один период решетки вниз.

Образующаяся при этом сдвиге ступенька на верхней грани не проходит через всю ширину кристалла, а оканчивается в точке В. В результате такой операции куб. решетка выглядит так:

У переднего края кристалла сдвиг произошел ровно на один период. Так, что верхняя атомная плоскость справа от точки А сливается со второй плоскостью слева от точки А. Поскольку надрез АВСД дошел только до середины кристалла, то правая часть кристалла не может целиком сдвинуться по отношению к левой на один период решетки так, что смещение правой части по отношению к левой заканчивается в точке В. Верхняя атомная плоскость оказывается изогнутой. Такой же изгиб атомных плоскостей произойдет во всех нижележащих плоскостях. Если до сдвига кристалл состоял из || горизонтальных атомных слоев, то после не сквозного сдвига по плоскости АВСД кристалл превращается в атомные плоскости закрученные в виде геликоида (винтовой лестницы).

После сдвига кристалла по плоскости АВСД вдали от линии ВС решетка остается совершенной, а вблизи от линии ВС вдоль нее тянется область несовершенства.

Вдоль линии ВС область несовершенства соизмерима с размером кристалла, а перпендикуляр к линии ВС составляет несколько периодов решетки, следовательно, при сдвиге по плоскости АВСД вокруг линии ВС возникает линейное несовершенство, поэтому говорят, что несовершенства вокруг линии ВС является дислокацией. В следствии того, что эта дислокация состоит из атомных плоскостей закрученных в винтовую лестницу, ее называют винтовой дислокацией. Точное расположение атомов в ядре винтовой дислокации неизвестно. Винтовая дислокация, как и резьба, может быть правой и левой.

Линию правовинтовой дислокации от верхнего горизонта к нижнему следует обходить по часовой стрелке. Если сдвинуть вниз по плоскости АВСД левую часть кристалла, то образовалась бы левовинтовая дислокация. Правовинтовую дислокацию невозможно превратить в левовинтовую простым переворотом кристалла, как это можно было сделать для “+” и ”-” дислокации.

В отличие от кр. дислокации, которая всегда перпендикулярна вектору линия дислокации будет параллельна . Отличие винтовой дислокации от краевой состоит в следующем: краевая дислокация в определенной кристаллографической плоскости может быть образована сдвигом только по этой плоскости, винтовая же дислокация может образоваться при сдвиге по любой плоскости, содержащей линию дислокации по любой поверхности, оканчивающейся на этой линии. Следовательно, винтовая дислокация в отличие от краевой не определяется однозначно плоскостью сдвига.

25. Скольжение винтовой дислокации.

Р ассмотрим атомный механизм перемещения винтовой дислокации. На рисунке расположение атомов показано в 2-х вертикальных плоскостях проходящих непосредственно по обе стороны от плоскости сдвига АВСД на предыдущем рисунке.

Е сли смотреть на них со стороны правой грани кристалла, то черные кружки обозначают атомы на вертикальной плоскости слева от плоскости сдвига, а светлые атомы справа от плоскости АВСД. Расположение атомов, соединённых сплошными линиями показывает исходное положение. Заштрихованные линии обозначают образовавшуюся при сдвиге ступеньку на верхней грани кристалла. Плоскость сдвига ABCD совпадает с плоскостью чертежа. Стрелка , направленная сверху вниз и снизу вверх показывает сдвигающее напряжение, приложенное к части кристалла левее ABCD.

О бласть несовершенства, внутри которой атомы образуют винтовую лестницу, находилась между атомами 3 и 5. Пунктирные линии соединяют атомы после скольжения винтовой дислокации на один период решетки вправо. Если в исходном положении область несовершенства между атомами 3 и 5 , то после смещения на один период решетки вправо, она оказалась между атомами 4 и 6. Атомы, до плоскости ABCD под действием сдвигающего напряжения смещаются вниз, а за плоскостью ABCD смещаются вверх.

Таким образом:

1) Винтовая дислокация перемещается на один период решётки вправо в результате передвижения атомов только внутри области несовершенства. Атомы вне области несовершенства остаются на своих местах.

2) При перемещении винтовой дислокации на один период решётки атомы внутри ядра дислокации смешаются на доли периода решётки.

3) В области ядра винтовой дислокации атомы смещаются в направление действующих сил, хотя сама дислокация перемещается перпендикулярно этому направлению. В этом отношение винтовая дислокация отличается от краевой. При продвижении слева на право область сдвига распространяется на всю ширину кристалла. Под действием одинаковых сдвигающих напряжений винтовые дислокации разного знака скользят в прямо противоположных направлениях. Если на пути движения дислокации встретится кокой либо барьер, то дислокация начинает скользить в другой атомной плоскости.

P – плоскость первоначального скольжения дислокации.

R – плоскость под углом к плоскости P.

Такой процесс называется поперечное скольжение. Пройдя некоторый путь в плоскости поперечного скольжения и удаляясь от барьера, винтовая дислокация может перейти в другую атомную плоскость S, параллельную первоначальной. Этот процесс называется двойным поперечным скольжением. Многократное его повторение называется множественное поперечное скольжение. Например, в ГЦК решётке винтовая дислокация, скользящая в плоскости (111) легко переходит в плоскость затем вновь скользит в одной из параллельных плоскостей (111). Кроме барьеров изменение направления приложенных напряжений может привести к переходу в поперечное скольжение.