Дислокация

[dislocation] — дефект кристаллической решетки, представляющий линию, вдоль которой нарушено характерное для идеального кристалла расположение атомных плоскостей; одна вертикальная атомная плоскость, называемая экстраплоскостью, не имеет продолжения в нижней половине кристалла (рис.). Непосредственно вблизи края экстраплоскости решетка сильно искажена. Область несовершенства кристалла вокруг края экстраплоскости называют краевой дислокацией. Размеры этого дефекта кристаллической решетки в двух измерениях составляют 2 — 10 атомных диаметра, а в третьем измерении дислокация может проходить через весь кристалл. Центр ядра краевой дислокация обозначают знаком 1. Главная количественная характеристика дислокации — вектор Бюргерса (b). Он определяет направление и величину смещений атомов, где сдвиг уже произошел, а также степень искаженности кристаллической решетки,связанной с присутствием дислокации. Представления о дислокации были введены в физику твердого тела в 1934 г., чтобы объяснить несоответствие между экспериментальным определением и теоретической прочностью кристаллов и описать атомный механизм пластической деформации. Перемещения атомов на расстояния меньше межатомных в области несовершенства (дислокации) приводят к перемещению дислокации на одно межатомное расстояние, называемому скольжением, так как происходит поочередное, эстафетное перемещение атомов. При перемещении дислокации в соседнее положение разрываются межатомные связи только между двумя горизонтальными цепочками атомов. Этим объясняется низкое экспериментальное значение критического напряжения сдвига, вызывающее пластическую деформацию. Скольжение дислокации не связано с диффузным переносом массы и может происходить при любых сколь угодно низких температурах. При достаточно высоких температурах (;> 0,5 Т_пл) становится возможным принципиально иной механизм движения краевой дислокаци, связанный с диффузным переносом массы и называемый переползанием. С ростом температуры переползание дислокации ускоряется. Кроме краевых, существуют винтовые и смешанные дислокации. Возникают дислокации при кристаллизации и фазовых превращениях в таком состоянии, при пластическая деформация. Одним из основных источников дислокации при пластической деформации являются границы зерен. Управляя распределением и плотностью дислокации в кристаллах, можно управлять многими свойствами металлических материалов.

Краевая (а) и линейная (б) дислокации в кристаллической решетке (b - вектор Бюргерса; <линии дислокации