IMG8 189 (2)

8. Defekty struktury krystalicznej

i kierunkach struktur RSC (Al) i HZ (A3), a nieco większe (mniejsze 2c) w strukturach RPC (A2) metali przejściowych (Fe, Cr, Mo, W).

Dyslokacje krawędziowe, skutkiem asymetrii pola odkształceń sieci, oddziaływają przyciągająco na atomy obce. Z tego powodu ich stężenie w pobliżu jądra dyslokacji jest znacznie większe od wartości średniej — powstaje tzw. atmosfera Cottrella atomów obcych. Stężenie i geometria atmosfery Cottrella zależą od temperatury. Wzrost temperatury powoduje zmniejszenie stężenia, ponieważ atmosfera wydatnie powiększa swoje rozmiary.

Działanie atmosfery Cottrella hamuje poślizg dyslokacji, co wynika z różnych mechanizmów ruchu. Mianowicie, poślizg dyslokacji jest szybkim ruchem bezdyfu-zyjnym (jego szybkość zależy od szybkości odkształcenia), natomiast migracja atomów obcych jest powolnym ruchem dyfuzyjnym (jego szybkość zależy od temperatury). Przy przeciętnych warunkach odkształcenia w temperaturze otoczenia szybkość dyfuzji jest znacznie mniejsza od szybkości poślizgu, toteż atmosfera Cottrella hamuje poślizg, a nawet może go zablokować. Hamujące działanie atmosfery słabnie ze wzrostem temperatury, bo powiększa się szybkość dyfuzji, maleje stężenie atmosfery i wzrasta amplituda drgań atomów, co łącznie ułatwia oderwanie się dyslokacji od atmosfery.

W płaszczyźnie krystalograficznej P zlokalizowana jest dyslokacja krawędziowa AB o wektorze Burgersa b,, prostopadłym do wektora Burgersa b, dyslokacji krawędziowej KL położonej w płaszczyźnie R (rys. 8.18a). Poślizg dyslokacji AB powoduje przesunięcie części kryształu po prawej stronie płaszczyzny P, względem pozostałej o wektor b, (rys. 8.18b). Poślizg utworzył w płaszczyźnie R stopień dzielący linię dyslokacji KL na odcinki KM i NL. Środkowy odcinek MN, stanowiący integralną część linii dyslokacji KL, jest tzw. progiem dyslokacji. Na linii dyslokacji AB próg nie utworzył się, ponieważ wektor Burgersa b₂ jest równoległy do Unii dyslokacji AB.

Rys. 8.18. Próg dyslokacji krawędziowej: a) położenie przed poślizgiem, b) położenie po poślizgu

Przecięcie się dwóch dyslokacji krawędziowych powoduje utworzenie progu na linii dyslokacji prostopadłej do kierunku wektora Burgersa drugiej dyslokacji. Przecięcie się dwóch dyslokacji śrubowych geometrycznie bardziej skomplikowane również powoduje utworzenie progu. Progi dyslokacji, zwłaszcza śrubowych, bardzo skutecznie hamują ruch dyslokacji.

Na granicach bloków i ziarn (por. punkt 8.4) zmienia się orientacja krystalograficzna sieci, a na granicach międzyfazowych — struktura i orientacja sieci. W obu przypadkach granice są obszarami wydatnego zdefektowania sieci. Przemieszczenie się dyslokacji przez granicę wymagałoby ciągłej zmiany orientacji wektora Burgersa, co jest niemożliwe. Z tego powodu granice są trudną do pokonania przeszkodą w ruchu dyslokacji. W pobliżu granicy tworzy się skupisko jednoimiennych dyslokacji, powodujące spiętrzenie naprężeń.

Granicy bloków towarzyszy nieznaczna różnica orientacji sieci po obu jej stronach, rzędu 1". Dzięki temu niewielkie skupisko dyslokacji na granicy wywołuje naprężenie wystarczające do uruchomienia po drugiej jej stronie dyslokacji uprzednio znajdującej się w granicy. Granice międzyziarnowe i międzyfazowe powodują duże różnice orientacji krystalograficznej sieci po obu stronach, rzędu kilkudziesięciu stopni. Wobec tego dopiero duże skupisko dyslokacji na granicy może wywołać naprężenie zdolne do uruchomienia po drugiej jej stronie dyslokacji w odpowiedniej płaszczyźnie poślizgu.

Dyspersyjne wydzielenia obcej fazy w osnowie wybitnie utrudniają poślizg dyslokacji. Ruch dyslokacji w osnowie nie napotyka przeszkód, ale wymaga pokonywania wydzieleń: pośrednio przez omijanie albo bezpośrednio przez tzw. przepełzanie wydzieleń. Pokonywanie wydzieleń dyspersyjnych bez względu na sposób wymaga przyrostu naprężenia stycznego.

b) c)

Rys. 8.19. Pokonywanie wydzieleń przez dyslokację w drodze omijania: a)-t-c) kolejne stadia

a)

Wydzielenia dyspersyjne średnio odległe o / powodują ugięcie linii wędrującej dyslokacji (rys. 8.19a). Po ominięciu wydzielenia w miejscu zetknięcia następuje anihilacja (stykają się dwie jednakowe dyslokacje o przeciwnych znakach) i podział linii dyslokacji (rys. 8.19b): wydzielenie zostaje otoczone zamkniętą pętlą dyslokacji, a połączone odcinki linii dyslokacji przemieszczają się dalej (rys. 8.19c). Pokonanie wydzielenia przez pojedynczą dyslokację w drodze omijania (ugięcia) linii według Orowana wymaga dodatkowego naprężenia stycznego

Gb

(8.26)

Gromadzące się wokół wydzielenia pętle jednoimiennych dyslokacji powodują lokalną koncentrację naprężeń odpychających. W rezultacie pokonanie wydzielenia przez kolejne dyslokacje wymaga coraz większego naprężenia r..