Энергия дислокации

Являясь дефектом кристаллической решетки, дислокация создает вокруг себя поле напряжений. Чем выше степень искаженное™ кристаллической решетки, возникающей при введении дислокации в кристалл, тем это поле напряжений сильнее. Таким образом, дислокация повышает энергию кристалла на величину, равную работе, выполненной при образовании дислокации в ранее не искаженной кристаллической решетке. Это приращение энергии кристалла, связанное с образованием дислокации, т. е. разность энергий кристалла с дислокацией и без нее, и представляет собой энергию дислокации.

Энергия дислокации Ея определяется выражением

где а = 0,5—1,0; G — модуль сдвига; b — вектор Бюргерса дислокации; / — длина дислокации.

Из этой формулы видно, что значение энергии дислокации пропорционально модулю сдвига материала (являющемуся характеристикой сил межатомной связи), квадрату величины вектора Бюргерса (характеризующему степень искаженное™ кристаллической решетки, обусловленной присутствием в ней дислокации) и ее длине. Например, увеличение длины дислокации приводит к росту ее энергии. Стремясь уменьшить свою энергию, дислокация будет стараться укоротить свою длину, т. е. выпрямиться, как упругая нить. Таким образом, существует линейное натяжение дислокации, подобное поверхностному натяжению жидкости. Линейное натяжение дислокации Т:1 равно величине энергии дислокации, приходящейся на единицу ее длины:

Чтобы изогнуть дислокацию в дугу с радиусом R, необходимо приложить внешнее напряжение твн, соответствующее силе, которая действует на линию дислокации и направлена в противоположную сторону силе, стремящейся выпрямить линию дислокации.

В условиях равновесия сил (т. е. когда дислокация выгнута в стабильную дугу с радиусом R) данное напряжение определяется как твн = aGb/R.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >