Новости

Новости

Расщепление ядра


Важнее, чем полную энергию ядра, знать конкретное размещение атомов в нем (и его изменения под напряжением). Искомые различия B смещениях довольно малые (их сумма вдоль диаметра ядра — вектор Бюргерса). На рисунке укладки смещения шаров либо карикатурно увеличивают, либо изображают как непрерывный график смещений, либо как его производную - “плотность смещений”. Ho в любом варианте не видны смещения по нормали к рисунку. Чтобы учесть и их, можно на дискретную карту смещений “натянуть” некое гладкое поле деформаций eij, найти для него плотность энергии сдвига U - (e2xz+e2yz) ” для поля винтовой дислокации, где нет других компонент eij - и нарисовать линии постоянного уровня U = const или соответствующего такой энергии (символического) напряжения т/G.
По таким контурам на рис. 27, а, найденным методом погруженного атома для винтовой дислокации в а-железе, видно, что в области низкой энергии (наружный контур, где т/G = 5*10в-4) ядро расщеплено “звездой” по трем плоскостям. На расстоянии от оси r/b = 4,5 этот контур хорошо “сшит” с внешним полем дислокации (в анизотропной среде). Ho ближе к центру (внутренний контур, при т/G = 1*10в-3) “звезда” другая, повернутая на 30°, по трем плоскостям.

Если в плоскости скольжения приложить извне касательное напряжение, ядро “сплющивается” и “поджимается к оси” (рис. 27,б), но еще сохраняет ширину вдоль наклонной плоскости. Ядро теряет устойчивость (т. е. приходит в движение) при критическом напряжении тп/G = 8*10в-3, растянувшись к этому моменту по плоскости скольжения. Касательное напряжение Тп потери устойчивости ядра - сила Пайерлса — напряжение старта дислокации при температуре T —> О (т. е. без помощи термической активации).
Таким образом, сопротивление старту и движению дислокации задано формой области больших смещений в ядре. Трудно двигаться ядру, расщепленному в несколько плоскостей, как на рис. 27. Какую бы из них ни выбрать для движения, скольжение сопровождают большие смещения “вверх—вниз” от нее - “непроизводительная работа”. В “плоском ядре”, вытянутом в плоскости скольжения, таких смещений нет, и сопротивление его меньше.
Затраты на поворот ядра затрудняют и перемену плоскости скольжения винтовой дислокации - поперечное скольжение, необходимое для размножения дислокаций.
Поворот ядра с расщеплением его в плоскости найден только для переходных металлов VI группы (Mo, W). Его не было для V группы (V, Nb, Ta). Расщепленное “звездой” трудноподвижное ядро, в конечном счете, причина и худшей пластичности вольфрама и молибдена по сравнению с металлами V группы.
Для анализа ядра дислокаций в ГЦК и гексагональных металлах важно, чтобы потенциал был обрезан не ближе третьей координационной сферы: порядок укладки ГЦК и ГПУ различается только в третьей сфере, а от него зависит расщепление ядра.

Возможность скольжения в ГПУ металлах в плоскости пирамиды (см. рис. 28) определяется строением ядра краевой дислокации с вектором Бюргерса g. Методом молекулярной динамики при потенциале Леннард-Джонса на полигоне из 2240 атомов выяснили, что при 0 К ядро приходит в движение по плоскости пирамиды (11:22) после того, как напряжение m/G = 0,03 расщепит его в этой плоскости до ширины (r/b) = 6. Если изменить знак напряжения, то в обратную сторону дислокация g He движется даже при т/G = 0,04. При напряжении в другой плоскости пирамиды (10:11) ядро тоже превращалось в плоское к моменту старта.
Вся картина менялась уже с Нагревом до 30 К (менее 0,05 Тпл): без напряжения ядро g было расщеплено в плоскости базиса. При “правильном” нагружении оно перерасщеплялось в плоскости пирамиды (до ширины (r/b) > 20 при т/G = 0,04), но не двигалось. Хотя модель сугубо качественная, есть факты в ее пользу: когда монокристалл кадмия ориентировали так, чтобы двигались тольк0 дислокации g в плоскости (11:22), предел текучести рос (!) с нагревом от 0,22 до 0,49 Тпл — обычно же сопротивление течению с температурой падает.
У краевых дислокаций ГЦК металлов — меди и алюминия — найдено неширокое нерасшепленное ядро “Нагрев” методом молекулярной динамики менял ширину ядра в меди в плоскости скольжения.