Что называется дислокациями и экстраплоскостью.

Сравнительно лёгкое перемещение атомов по плоскостям скольжения объясняется наличием в этих плоскостях несовершенств кристаллического строения, называемых дислокациями, которые относятся к линейным дефектам решетки. Образование дислокации можно представить как внедрение в идеально построенный кристалл лишней кристаллографической полуплоскости атомов, называемой экстраплоскостью.

Нижний край экстраплоскости называется линией дислокации. Над линией дислокации, где имеется экстраплоскость, кристаллическая решетка сжимается, а под линией дислокации растягивается. Длина дислокации достигает, нескольких тысяч межатомных расстояний решетки, а ширина дислокации, т.е. расстояние от линии дислокации до места в решетке, где нет упругих искажений, невелика и достигает 2 - 5 межатомных расстояний. Упругие искажения кристаллической решетки распространяется не на весь объём кристалла, а только на небольшой объём вокруг линии дислокации.

Наличием упругих искажений вокруг линии дислокации объясняется сравнительно лёгкое перемещение дислокации от первоначального своего положения под воздействием незначительных напряжений.

5. С увеличением дислокаций уменьшается или увеличивается деформация?

Для перемещения дислокации на один параметр кристаллической решетки (из положения, обозначенного сплошными линиями, в положение, изображенное штриховыми линиями) требуется очень небольшая перестановка атомов на расстояния, значительно меньшие, чем межатомные расстояния в нормальной кристаллической решетке.

Если напряжение от внешних сил будет продолжать действовать, то дислокация посредством рассмотренного механизма продолжит перемещение влево до тех пор, пока не выйдет на поверхность кристалла. При этом слева образуется ступенька. Роль лишней атомной плоскости перейдёт к поверхности верхней части кристалла, выдвинутой на один период решетки над нижней частью. Перемещение дислокации не сопровождается переносом массы вещества. Очень важным моментом в рассмотренном механизме движения дислокаций является то, что при перемещении их на одно межатомное расстояние передвижка атомов в зоне искажений осуществляется на значительно меньшую величину, отсюда вытекает, что дислокации могут двигаться при ничтожно малых сдвигавших напряжениях.

Рассмотренная схема пластического сдвига позволяет сделать вывод о том, что процесс сдвига (деформации) происходит тем легче, чем больше дислокаций.

6. Как влияют дислокации на прочность металла?

В металле без дислокаций пластический сдвиг должен протекать при одновременном смещении всех атомов в плоскости сдвига. При этом прочность должна быть теоретической (точка " а" на рис. 5). Если бы удалось приготовить кристалл с минимальным количеством дефектов решетки, совсем без дислокаций, то он должен обладать необыкновенной прочностью. И такие кристаллы - вернее, монокристаллики диаметром 0, 1 мм и длиной до нескольких миллиметров - научились выращивать, и называют их " усы" (участок " ав" на рис. 5). В наши дни " усы" используют для создания композиционных материалов. Упрочнённые (армированные) такими " усами" материалы по прочности намного превосходят все традиционные материалы.

Так как по пути движения дислокаций нет препятствий, затормаживавших движение, прочность резко падает (участок " ас" на рис. 5). Однако при определённой плотности дислокаций и других дефектов, при так называемой критической плотности дислокаций (точка " с" на рис. 5) прочность металла с повышением плотности дислокаций вновь растёт (участок " сд"). Это объясняется тем, что при этом возникают не только параллельные друг другу дислокации, но и дислокации в разных плоскостях и направлениях. Такие дислокации и другие несовершенства кристаллической решетки будут мешать друг другу перемешаться, и прочность металла повышается.

Рис. 5. Влияние плотности дислокаций на прочность металлов.

7. Какие изменения происходят в металле при пластической деформации?

В результате пластической деформации в поликристаллических металлах происходят следующие изменения:

1. Деформация отдельных объёмов металла приводит к возникновению остаточных внутренних напряжений в наклёпанном металле.

2. Измельчается зерно; может нарушиться целостность структуры наклёпанного металла (микротрещины, поры, расслоения).

3. Создаётся предпочтительная ориентация структуры в направлении действия внешних сил, с определённой кристаллографической ориентацией зёрен - текстура деформации.

8. Как изменяются свойства (характеристики) металла от степени пластической деформации?

Таким образом, пластическая деформация создаёт в металле структурно неустойчивое состояние. Свойства металлов меняются. Характеристики прочности (твёрдость, предел прочности, предел упругости, предел текучести) с увеличением степени пластической деформации растут; характеристики пластичности и вязкости (относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость) падают (рис.6).

Рис. 6. Влияние пластической деформации на механические свойства металла.