Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Дислокации — это линейные дефекты кристаллической решётки, представляющие собой нарушения правильного периодического расположения атомов вдоль некоторой линии. Дислокации определяют пластичность, прочность и способность металлов к упрочнению. Без них реальная прочность металлов была бы на два-три порядка ниже теоретической.
Дислокации — одномерные нарушения регулярного строения кристалла, простирающиеся на многие межатомные расстояния. В отличие от точечных дефектов (вакансий, междоузельных атомов), дислокации представляют собой линию, вдоль которой искажена решётка.
Концепция дислокаций была независимо предложена в 1934 году Дж. Тейлором, Э. Орованом и М. Поланьи. Она объяснила парадокс прочности: реальные кристаллы пластически деформируются при напряжениях в сотни и тысячи раз меньших теоретического значения. Прямое наблюдение дислокаций стало возможным с появлением просвечивающей электронной микроскопии в 1950-х годах.
Каждая дислокация характеризуется вектором Бюргерса b — величиной и направлением смещения атомов вокруг дислокационной линии. Вектор Бюргерса определяет тип дислокации и характер её взаимодействия с другими дефектами.
Под действием касательного напряжения дислокация перемещается по определённой кристаллографической плоскости — плоскости скольжения. Движение происходит за счёт последовательного разрыва и восстановления связей между атомами, что требует во много раз меньших усилий, чем одновременный сдвиг всей плоскости.
При повышенных температурах краевая дислокация может перемещаться перпендикулярно плоскости скольжения — этот процесс называют переползанием. Он связан с диффузионным присоединением или удалением вакансий и контролирует ползучесть металлов.
Минимальное напряжение, необходимое для движения дислокации в идеальной решётке, называют напряжением Пайерлса-Набарро. В ГЦК-металлах оно мало (медь, алюминий легко деформируются), в ОЦК — выше, а в ковалентных кристаллах — наибольшее.
По геометрии искажений решётки выделяют два предельных типа дислокаций. Реальные дислокации в металлах обычно имеют смешанный характер.
Образуется, когда в кристалле появляется лишняя атомная полуплоскость, обрывающаяся внутри объёма. Линия обрыва и есть линия дислокации. Вокруг краевой дислокации возникает поле упругих напряжений: над «лишней» полуплоскостью — сжатие, под ней — растяжение.
Атомные плоскости вокруг неё расположены не параллельно, а образуют единую спираль, аналогично резьбе винта. Вектор Бюргерса направлен вдоль оси спирали. Винтовые дислокации играют ключевую роль в росте кристаллов и в процессах поперечного скольжения.
В реальных металлах дислокации представляют собой криволинейные петли, на которых краевая и винтовая компоненты непрерывно переходят друг в друга. Замкнутые дислокационные петли — типичная конфигурация в деформированных металлах.
Это суммарная длина дислокаций в единице объёма (см/см³ или см⁻²). Значения сильно зависят от состояния материала:
График зависимости прочности металла от плотности дислокаций имеет минимум: предел текучести σт связан с плотностью ρ через классическое соотношение Тейлора: σт = σ₀ + αGb√ρ, где G — модуль сдвига, α — безразмерный коэффициент (~0,1–0,5). С ростом плотности дислокаций металл упрочняется за счёт их взаимного торможения.
В процессе пластической деформации количество дислокаций возрастает. Основным механизмом их размножения служит источник Франка-Рида — отрезок дислокации, закреплённый в двух точках, который под действием напряжения генерирует замкнутые петли.
Прокатка, ковка, штамповка, волочение — все эти процессы возможны только благодаря движению дислокаций. Без них металл вёл бы себя как идеальное хрупкое тело.
Холодная пластическая деформация повышает плотность дислокаций и, как следствие, прочность металла. Это используют при изготовлении проволоки, листа, ленты повышенной прочности без дополнительной термообработки.
Рекристаллизационный отжиг снижает плотность дислокаций, восстанавливая пластичность. ТМО формирует субструктуру с заданной плотностью дислокаций для оптимального сочетания свойств.
Дисперсные частицы выделений (карбиды, нитриды, интерметаллиды) служат препятствиями движению дислокаций. Это лежит в основе старения сплавов и упрочнения суперсплавов на основе никеля.
Прямое исследование дислокационной структуры выполняется современными микроскопическими методами.
Дислокации — фундаментальные линейные дефекты кристаллической решётки, объясняющие пластичность, упрочнение и многие другие свойства металлов. Понимание природы краевых и винтовых дислокаций, механизмов их движения и взаимодействия необходимо для разработки технологий обработки металлов давлением, термической обработки и проектирования высокопрочных сплавов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.