Способов прямо измерить сопротивление решетки скольжению одиночной дислокации — силу Пайерлса тп -практически нет. Измерения предела текучести T0,1 монокристаллов при температуре T —> 0 дают для тn лишь оценку сверху. При этом предел упругости т0,0001 (измеряемый при остаточной деформации у = 1*10в-6) бывает в том же кристалле существенно ниже, а зависит от температуры слабее, чем т0,1(Т).
Причина различия видна, если оценить из деформации: у ~ 10в-6 можно достичь за счет движения не всех, а избранных дислокаций, без их размножения, тогда как для у ~ 10в-3 необходимо размножение. А для размножения нужно расширение петли дислокации также и на трудноподвижных ее участках — обычно винтовых. Это бывает видно по вытянутости петель дислокаций вдоль вектора Бюргерса: длинные прямые (чисто винтовые) участки уже прекратили движение, а петля продолжает расширяться движением краевых (и смешанных) участков. Поэтому при существенной пластической деформации важно сопротивление решетки дислокациям такой ориентировки, для которой движение наитруднейшее. И температурная зависимость предела текучести лучше отражает это сопротивление, чем предела упругости.
Силы Пайерлса при температуре T —> 0, оцененные таким косвенным способом, порядка тп/G ~ 0,1 для ковалентных кристаллов полупроводников (Si, Ge). Для ОЦК металлов хп/С ~ 0,003...0,01, а для ГЦК всего лишь тп/G ~ 10в-5 (с рассеянием ± полпорядка). Судя по тому, что у гелия 3He с решеткой ОЦК тп/G ~ 5*10в-4 (выше, чем в ГЦК) при совсем иной природе связи, многое зависит от типа решетки, а не только от типа связи.
Если сила Пайерлса меньше, чем xп/Gв~ 10в-5, она почти при всех температурах не сказывается на процессах деформации, так как легко преодолевается тепловыми колебаниями. Поэтому если сопротивление пластическому течению ковалентных кристаллов определяется строением ядра дислокации, то в ГЦК металлах все решают взаимодействия дислокаций. ОЦК металлы, как и во всем, где-то между ними. В конечном счете, большая сила Пайерлса — первопричина хрупкости при низких температурах.
Главная