На главную

Решебник методичек Тарга С.М. 1988, 1989, 1983 и 1982 годов по теоретической механике для студентов-заочников.

Статья по теме: Образование дислокаций

Предметная область: материаловедение, композиционные материалы, металлы, стали, покрытия, деформации, обработка

Скачать полный текст

Образование дислокаций происходит обычно в процессе первичной кристаллизации. Однако при пластической деформации, термической обработке и других процессах плотность дислокаций может существенно изменяться, оказывая очень сильное влияние на механические свойства металлов и сплавов. Наиболее простой и наглядный способ образования дислокаций в кристалле — сдвиг (рис. 1.2,6). Если верхнюю часть кристалла сдвинуть относительно нижней на одно межатомное расстояние и зафиксировать положение, когда сдвиг охватил не всю плоскость скольжения, а только ее часть ADCF, то границаЛО между участком, где скольжение уже произошло, и участком в плоскости скольжения, в котором скольжение еще не произошло, и будет линейной дислокацией.[4, С.9]

Образование дислокаций вблизи поверхности раздела с последующим "входом" в среду сопровождается переходным излучением. Возникновение дислокаций внутри кристалла, которое, согласно закону сохранения вектора Бюргерса, возможно только в виде пар дислокаций противоположных знаков, сопровождается аннигиляционным излучением. Исчезновение дислокаций, происходящее путем выхода на поверхность или аннигиляции внутри кристалла, также сопровождается переходным или аннигиляционным излучением соответственно.[7, С.205]

Возникновение дислокаций в пленках зависит от степени сопряжения решеток подложки и кристаллизующегося вещества. При полном соответствии сопряженных решеток, отсутствии дефектов и загрязнений на поверхности подложки, оптимальной температуре и скорости конденсации можно получать бездефектные пленки. Чем больше несоответствие решеток подложки и кристаллизующегося вещества, тем выше плотность дислокаций в образующихся эпитаксиальных пленках. Образование дислокаций несоответствия связывают с расщеплением дислокаций на частичные при эпитакси-альном росте пленки на подложке. Установлено, что период решетки Ni в слое, непосредственно прилегающем к медной подложке, равен периоду решетки Си[6, С.131]

Легирование является наиболее распространенным методом повышения механических свойств металлических материалов. Увеличение прочностных характеристик материалов происходит благодаря влиянию легирующих элементов на исходное состояние сплава и на его изменение в процессе пластической деформации и проявляется в повышении предела текучести и возникновении более интенсивного деформационного упрочнения. Известно, что при деформировании в металлах и сплавах происходит образование дислокаций и формирование определенной для каждого материала и условий дислокационной структуры. В связи с этим становится ясным, что в основе повышения прочности металлов и сплавов лежит взаимодействие дислокаций с барьерами, которыми могут быть различные дефекты, границы, растворимые атомы, включения или дисперсные частицы.[8, С.76]

Неоднородное распределение примеси (чаще всего кислорода и углерода в кристаллах, выращенных по методу Чохральского), а также точечных дефектов (так называемых А к В кластеров по терминологии Де Кока — см. [359]) обычно обнаруживается в виде некоторых спиралей роста в объемном изображении или в виде системы горизонтальных слоев, перпендикулярных оси роста в случае выявления их в продольном сечении слитка [572, 573]. При этом можно предполагать, что гетерогенное образование дислокаций возможно не только в случае специальных термообработок, вызывающих распад твердого раствора кислорода и углерода в Si или Ge и образование частиц второй фазы типа SiO2, SiC,' Ge02 и др. [574—814], но и в случае частичного распада твердого раствора кислорода и углерода непосредственно в процессе выращивания монокристалла [574—584], т.е. без применения специальной термообработки. Кроме того, такими центрами гетерогенного зарождения могут быть скопления точечных дефектов (кластеры), которые также образуются в процессе роста кристалла [359, 585]. Но, как будет показано ниже, механизм прямого гетерогенного зарождения дислокаций, если даже и имеет место в данном случае, все же не является основным. Главным по своему удельному вкладу в процесс микропластичности каналом зарождения дислокаций в условиях одноосного сжатия (особенно не одноразового, а циклического) является его пересыщение вакансиями при нагружении, особенно вблизи свободной поверхности и в областях повышенной концентрации напряжений, т.е. на торцах 182[5, С.182]

Диффузия легирующих атомов в сплаве вызывает локальные искажения решетки, которые, суммируясь в области эффективного диффузионного потока, создают поля напряжений, обусловливающие образование дислокаций (образующееся в диффузионной зоне упругое поле релаксирует за счет создания новых и перераспределения имеющихся дислокаций).[9, С.200]

К настоящему времени многочисленными исследованиями доказано, что зарождение очагов разрушения в кристаллической решетке происходит за счет неоднородности пластического течения, т.е. вследствие локализации деформации и блокировки скольжения в окружающем объеме [5, 44, 322]. При этом протекание процесса микропластической деформации является некоторой стадией, предшествующей зарождению и развитию трещины критической длины. Однако если это является общей закономерностью для металлов, то до сравнительно недавнего времени не было прямых экспериментальных данных о возможности низкотемпературной микропластической деформации для таких абсолютно хрупких материалов, как Si и Ge, а если и были попытки получения таких данных, то они были косвенными [98—100, 464, 545]. Более того, результаты работ ряда авторов в 1963-1966 гг. и итоги возникшей дискуссии [98-104, 546-549] однозначно указывают на то, что к началу проведения наших исследований все еще оставался неясным вопрос, возможно или невозможно образование дислокаций в Si и Ge при комнатной температуре или наблюдающиеся в ряде случаев дислокационные ямки травления являются всего лишь следствием процесса хрупкого разрушения. Такой общий вывод фактически вытекал из большинства экспериментальных работ, поскольку основные объ-[5, С.168]

— образование дислокаций после отжига отпечатка микроиндентора объясняется не с позиций разбега дислокаций, образовавшихся при индента-ции, а с позиций образования их в процессе самого отжига вследствие релаксации упругого поля напряжений у отпечатка [551 ];[5, С.169]

ствуя изменению тонкой структуры металла (увеличение числа вакансий, образование дислокаций и пар Френкеля и т. д.), увеличивают электросопротивление металлов. Таким образом, электрическое сопротивление является следствием несовершенств в кристаллической структуре проводника. Любая причина, вызывающая искажение периодичности электрического поля внутри кристалла-проводника, вызывает рассеяние электронных волн.[1, С.71]

а, б — межплоскостные расстояния для сопрягающихся плоскостей пленки и подложки равны, толщина пленки меньше критической; в — межплоскостные расстояния не равны, толщина пленки больше критической; показано образование дислокаций несоответствия; 1 — подложка; 2 — пленка[2, С.137]

с различными модулями упругости каждого слоя (в частном случае переходный слой между окислом и кристаллом можно моделировать введением третьей пластины). При этом, рассчитывается концентрация напряжений вблизи межфазной границы раздела окисел—матрица. Специфическим свойством данной модели является тот факт, что в ней необязательна реализация очень высокого уровня напряжений, поскольку образование дислокаций в данном случае предполагается не за счет обычного гетерогенного механизма, требующего очень высокого уровня напряжений, а за счет конденсации точечных дефектов (вакансий и межузлий) в местах перенапряжений непосредственно в условиях активного нагружения. В том случае превышение напряжения в 1,5—2,3 раза по сравнению с внешнеприложен-ным вполне достаточно для возникновения градиента химического потенциала точечных дефектов и появления соответствующих направленных диффузионных потоков. Более подробно эта модель рассмотрена ниже.[5, С.100]

... отрезано, скачайте архив с полным текстом ! Полный текст статьи здесь



В ПОМОЩЬ ВСЕМ СТУДЕНТАМ!!!
Задачи по теоретической механике из сборников Яблонского, Мещерского, Тарга С.М., Кепе. Решение любых задач по материаловедению, термодинамике, метрологии, термеху, химии, высшей математике, строймеху, сопромату, электротехнике, ТОЭ, физике и другим предметам на заказ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дубинин Г.Н. Конструкционные, проводниковые и магнитные материалы (электроматериаловедение), 1973, 296 с.
2. Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы, 2005, 192 с.
3. Болховитинов Н.Ф. Металловедение и термическая обработка Издание 6, 1965, 505 с.
4. Комаров О.С. Технология конструкционных материалов, 2005, 560 с.
5. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов, 1983, 281 с.
6. Неймарк В.Е. Модифицированный стальной слиток, 1977, 200 с.
7. Бойко В.С. Обратимая пластичность кристаллов, 1991, 280 с.
8. Лозинский М.Г. Новые направления развития высокотемпературной металлографии, 1971, 169 с.
9. Рыбакова Л.М. Структура и износостойкость металла, 1982, 215 с.
10. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов, 2003, 257 с.

На главную