Кристалдағы дислокациялық ақаулар туралы жалпы түсініктер
Кристалдардағы ақаулардың өлшемдерін жіктеуде өлшемдері екі бағытта тор периодынан кіші және 3-бағытта кеңістікте шексіз созылған бірөлшемді ақаулардың болатыны айтылған. Мұндай ақаулар дислокациялар деп аталады. Оларды ХХ ғасырдың 30-жылдары кристалдардың ығысу беріктігін түсіндіру үшін Я.И.Френкель мен Тейлор енгізген. 4.8 суретте (а) кристалдағы екі көрші атомдық жазықтықтар бейнеленген. Ығысу арқылы кристалды бұзатын күшті анықтап көрейік. Бұл күш ығысуға кедергі жасайтын кристалдың механикалық кедергісімен теңеседі. Бұзушы күш кернеу деп аталады. Френкель сол уақытта кристалдың С-С жазықтығы бойымен қозғалмайтын бөлігіне қатысты ығысатын бөлігінің барлық атомдарының бір уақытта ығысу моделін ұсынды.
| 4.8-сурет. Сызбанұсқалар: а – атомдардың ақаусыз кристалда орналасуы, б – атомдық жазықтықтардың кристалда ығысуы және кристалдағы кернеудің ара қашықтыққа тәуелділігі (в) |
Бірақ бұл модель бойынша табылған мәні тәжірибелік мәнімен сәйкес болмай шықты. Сондықтан атомдық жазықтықтардың ығысуының роликті модель ұсынылды (4.9-сурет).
4.9 сурет. Атомдық жазықтықтардың ығысуының роликті моделі
Қалыпты ақаусыз құрылымда жоғарғы қатар роликтері төменгі қатар роликтерінің арасындағы ойықтарда орналасады. Ақаулы модельде жоғарғы қатардың нөмірленген 5 роликтері қисықтау(ығысып) орналасқан: 1- ролик өзінің қалыпты орнынан оңға шамалы ғана ығысқан. Барлық роликтер серпімді күштермен байланысқандықтан (серіппе) 2-ролик одан да оңырақ, ал 3 ролик төменгі қатардағы роликтің дәл үстінде орналасады. 1-роликтен сол және 5-роликтен оң жақта жоғарғы қатардың барлық роликтері ақаусыз кристалдағыдай төменгі қатардың сәйкес ойықтарында орналасады.
Ақаулы аумақта 1 және 2-роликтерді сол ойықтарға, ал 4- және 5-роликтерді оң ойықтарға қайтаруға тырысатын F , F және F , F күштері пайда болады. Тағы да серпімді күштердің әсерінен және барлық роликтер жүйесі тепе-теңдікте болады. Сырттан әлсіз күш беріп, күштер тепе-теңдігін шамалы ғана өзгертсе, роликтердің жоғарғы қатары ығысады. Соңдықтан, дислокациялар қозғалысы өте аз жүктемелерде жүзеге асады.
Дислокациялық типті қозғалыспен жібек құрты қозғалады (4.10-сурет). Жауынқұрт та созылатын дислокация типті, жылан сығылатын дислокация типті қозғалады. Кілемді де дислокация туғызу арқылы оңай қозғауға болады (4.11-сурет ).
| 4.11-сурет. Дислокация типті қозғалыстар: а – созылатын дислокация; б – сығылатын дислокация; в – кілемнің қозғалысы дислокационного типа: а — растягивающая дислокация; б — сжимающая дислокация; в — перемещение дислокационного типа: а — растягивающая дислокация; б — сжимающая дислокация; в — перемещение |
| 4.10-сурет. Жібек құртының қозғалысы |
Дислокациялардың түзілуін және олардың сипаттамаларын қазіргі заманғы түсініктермен қарастырайық (4.12-сурет).
Кристалл бөліктерінің біріне сырттан күш береміз. Осы күштің шамасына байланысты кристалл серпімді немесе пластикалық деформацияланады. 1-жағдайда күшті алғанда кристалл бастапқы пішінін қайтып алады. 2-жағдайда ол сырғанау механизмі бойынша деформацияланады, бұл әсер етуші күш белгілі бір табалдырық (шекаралық) мәні-ығысу кернеуіне жеткенде жүзеге асады.
| 4.12-сурет. Дислокацияның түзілуінің кезектес сатыларының сызбанұсқасы: а – ығысу күшін кристалға беру; б – атомдық жазықтықтардың қисаюы; в – экстражазықтықтың түзілуі |
Осылайша, дислокация немесе дислокация сызығы – кристалдың ығысқан аумағын ығыспаған аумақтан бөліп тұратын сызық. Кристалл тордағы атомдардың ығысу шамасы мен бағытын Бюргерс векторы анықтайды. Оның шамасы дислокация өлшемі болып табылады. Мұны жазықтықтағы дислокация сызығына перпендикуляр орналасқан Бюргерс контурынан (4.13-сурет) көруге болады.
| 4.13-сурет. Бюргерс контуры және шеткі дислокация сызығы |
| 4.14-сурет. Бұрандалы дислокация үшін Бюргерс контуры |
Нақты қатты денелердің дислокациялық ақаулығын дислокациялар тығыздығымен d сипаттайды, ол 1 см бірлік бет арқылы өтетін дислокациялар санын көрсетеді. Кейде d=0 монокристалдарды алуға болады. Көбіне металдарды механикалық өндегенде (шыңдау, шлифтеу, бұрау және т.б.) d=10 см- болады.