Дислокации в кристаллах. Влияние дислокаций на механические свойства кристаллов

- линейные дефекты - дислокации, типы дислокаций в кристаллах, дислокационные

Классификация дефектов по их размерности

Классификацию дефектов решетки удобно проводить по чисто
геометрическому

Линейные дефекты: дислокации

Лат. dislocatio - смещение, перемещение

«В летнее время, под тенью

Пластическая деформация кристаллов

A

x

Для малых сдвиговых деформаций, ε = x/a, справедлив
закон

F = - dU/dx

Модель
Френкеля

Типы дислокаций:
Краевые дислокации - Edge Dislocation:
A portion of an extra

Геометрия дислокаций

Создание напряженного состояния в месте внедрения
дополнительной полуплоскости

Ядро дислокации (??)
- сильные искажения решетки

Краевая дислокация

Слабые, упругие
искажения идеальной
решетки -

Контур Бюргерса

Вектор Бюргерса b

b ⊥ ζ

Вектора b и ζ определяют плоскость

Определение дислокации: Дислокацией называется линейный дефект решетки, для которого контур Бюргерса имеет

Спиральный рост кристаллов

Винтовая дислокация (1)

b ⇑ ζ

Винтовая дислокация (2)

(a) Perfect simple-cubic crystal.
(b) Displacement of two half-crystals along cut

Смешанная дислокация

Сдвиг в плоскости скольжения

По определению вектор
Бюргерса b инвариантен
вдоль дислокации,

Разложение вектора Бюргерса на составляющие
для смешанной дислокации

Описание смешанной дислокации

Oscar Rodríguez de la Fuente, Ph.D. Thesis, UCM

Screw dislocation

Edge dislocation

Dislocations

Свойства вектора Бюргерса

Finish-start/ right hand

К определению вектора Бюргерса (1)

Перемена направления
вектора ξ на
противоположное
одновременно меняет
направление

К определению вектора Бюргерса (2)

∫du = b

u - вектор
смещения

Вектор Бюргерса является аксиальным

Свойства дислокаций

Дислокационная линия не может закончиться внутри кристалла,
а только
-

Свойства дислокаций

∑ bi = 0

Для доказательства этого утверждения предполо-

b1

∑ bi = 0

Эквивалентные контуры Бюргерса

Дислокации в непрерывной упругой среде

Построение
Вольтерра

Образование краевой дислокации в кристалле

Построение дислокаций по Вольтерра

Построение дислокаций по Вольтерра

Образование дислокационных петель

Диссоциация дислокаций

Задача линейной
теории упругости

Движение дислокаций является основным механизмом пластической деформации кристаллов исключения: нитевидные кристаллы, углеродные

Dislocations make slip 1000 times easier, which is why metals deform

Распространение одиночной
волны - солитон

TEM - 1949 (!)
transmission electron microscopy

“ Изобретение “ дислокаций

(a) TEM

Движение дислокаций как механизм пластической деформации

σ = 10-4 G

Образование ступенек скольжения

Дислокационный механизм пластической деформации

Динамический деформационный эксперимент
- растяжение образца с постоянной скоростью

Диаграмма напряжение - деформация

Определение порога
текучести

Определение порога текучести

Three common crystal structures in metals:
Face centered cubic (fcc): ABCABC… packing:

Совершенные кристаллы (?)

A silicon ingot is a single crystal of Si.

ρ -1/2

Плотность дислокаций

Определение плотности дислокаций

Выражается в единицах, см-2

Типичные значения в отожженных

Сетка Франка

Плотность дислокаций (2)