Дислокації - це переміщення. Розрізняють два види дислокацій: крайову і кручені. Крайова дислокація (ріс24).
Спотворення кристалічної структури викликано тим, що, і частини об'ємного кристала в процесі його росту виникла зайва атомна «напівплощина». Спотворення зосереджено в основному поблизу нижнього краю «півплощині» «зайвих» атомів. Під дислокацією в подібних випадках розуміють лінію, що проходить уздовж краю зайвої атомної «півплощині».
Спотворення зосереджено поблизу дислокационной лінії. На відстані ж декількох атомних діаметрів в сторону спотворення настільки малі, що в цих місцях кристал має майже досконалу форму. Спотворення біля краю «зайвої напівплощини» викликані тим, що найближчі атоми як би «намагаються» узгодити своє розташування з різким обривом «зайвої напівплощини».
Будь-яка подряпина на поверхні кристала може стати причиною крайової дислокації. Дійсно, подряпину на поверхні кристала можна розглядати як брак однієї атомної площини. В результаті теплового руху атоми з сусідніх областей можуть перейти на поверхню, а дислокація тим самим переміститься всередину.
Гвинтові дислокація (рис 25).
Освіти гвинтовий дислокації можна уявити таким чином. Подумки надрежем кристал по площині і зрушимо одну його частину щодо іншої по цій площині на один період решітки паралельно краю надрізу. При цьому лінія спотворення піде уздовж краю розрізу. Цю лінію і називають гвинтовою дислокацією. При гвинтовий дислокації зайвого ряду атомів немає. Спотворення просторової ґрати кристала полягає в тому, сто атомні ряди вигинаються і змінюють своїх сусідів.
Встановлено, що гвинтові дислокації найчастіше утворюються під час зростання кристала. Однак додаток напруг може збільшити число гвинтових дислокацій.
Дислокації, як і точкові дефекти, можуть переміщатися по кристалічній решітці. Однак рух дислокацій пов'язане з великими обмеженнями, так як дислокація завжди повинна бути безперервною лінією. Можливі два основних види рухів дислокацій: переповзання і ковзання. Переповзання дислокацій відбувається завдяки додаванню або видалення атомів з зайвою півплощини, що буває внаслідок дифузії. При ковзанні дислокації, зайва напівплощина, яка займала певне положення в кристалічній решітці з'єднується з атомної площиною, що знаходиться під площиною ковзання, а сусідня атомна площину стає тепер зайвої напівплощиною. Таке плавне ковзання лінії дислокації викликається дією напружень зсуву, прикладених до поверхні кристала.
Спостереження показують, що переміщення дислокацій в реальному кристалі в одних випадках може бути полегшено, в інших - утруднений, в залежності від характеру тих спотворень, які вносить дислокація в кристалічну решітку.
4.5. Експериментальні методиізученія дефектів кристалів
В даний час за допомогою іонного проектора і електронного мікроскопа отримують фотографії структури кристалів з наявними в них дефектами. Для вивчення дефектів кристалів використовують також метод протруювання. На поверхню кристала наносять хімічні травители, які найбільш активно взаємодіють з тими областями кристала, в яких зосереджені найбільші спотворення, викликані дислокаціями.
В результаті травлення на поверхні кристала з'являються ямки, що свідчать про наявність дислокації в цьому місці. Ямки розглядають в звичайний оптичний мікроскоп. Цей метод використовують для визначення щільності дислокацій. На малюнку 26 представлена схема фотографії травлення чисто відполірованою поверхні германію.
Цікавий також метод моделювання процесів, пов'язаних з взаємодіями дислокацій. Для цього використовують бульбашкову модель кристала. Таку модель отримують видуванням через мильний розчин повітряних бульбашок діаметром від 1 до 2 мм. При певних способах приготування розчину і видування бульбашок можна отримати модель досконалої кристалічної структури (ріс27). Виробляючи в цій моделі деякі обурення, моделюють дефекти і процеси, пов'язані з ними (ріс28).
4.6. Вплив дислокації і інших дефектів на механічні властивості матеріалів і на процес деформування
Вивчення дефектів кристалів має важливе практичне значення, так як механічні властивості твердих тіл, їх пластичність, опір деформації пов'язані з дислокаціями і іншими дефектами в кристалах.
Експериментальне вивчення механічних властивостей матеріалів показує, що чисті метали в більшості є м'якими і пластичними. Пластичність кристалів, їх відносно мала міцність визначається виникненням дислокацій в процесі росту кристалу. При угрупованню точкових дефектів утворюються мікротріщини. Крихке руйнування відбувається в тому випадку, якщо пластичне протягом утруднено на увазі труднощі дислокацій микротрещинами і іншими дефектами, присутніми в початковому стані і виникаючими в процесі деформації.
У практиці звертає на себе увагу і такий вид руйнувань, як утомлююча. Втома-це вид руйнування матеріалу, що відбуваються протягом тривалого часу під дією періодично змінюються навантажень при таких напружених, які не призводять до руйнування при статичних навантаженнях.
В даний час добре відомі основні особливості втоми і заходи, які повинні бути прийняті для запобігання її появи. Гострі надрізи і переходи на поверхні, отвори під заклепки, подряпини, корозія призводять до помітного зниження втомної міцності машин. Хороша якість поверхні і захист від корозії сприяє збільшенню опору втоми. Однак, незважаючи на наявність таких ефективних засобів дослідження, як електронна мікроскопія, багато в механізмі втоми залишається неясним. Втома є особливо серйозною проблемою для металів і сплавів, так як ці матеріали широко використовуються в машинах і конструкціях, що піддаються дії періодично змінних навантажень.
Отже, на міцність кристалічних матеріалів впливають дислокації, їх рух і взаємодію, а також інші дефекти, що зустрічаються в кристалах.
4.7. Підвищення міцності матеріалів
Дислокації і їх рух дуже впливають на міцність матеріалів, знижуючи їх опір деформації, роблячи їх пластичнее. Однак взаємодія дислокацій між собою, а також з перешкодами має іншу природу зменшує рухливість дислокацій. Це призводить до зменшення пластичності і до підвищення міцності матеріалів. Можна графічно представити вплив дислокації на опір зсуву (ріс29).