Рождение ступенек

В общем случае дислокации, движущиеся в разных плоскостях, пересекаются в единственной точке. Это может необратимо изменять их конфигурацию по чисто геометрической причине. Если дислокация 2 пронизывает плоскость скольжения n1 дислокации 1, и вектор Бюргерса b2 не лежит в n1, т. е.

то поверхность скольжения дислокации 1, строго говоря, не плоскость — это виток геликоида, и в точке О пересечения c Дислокацией 2 поверхность скольжения ветвится (рис. 39). После пересечения ветви дислокации 1 слева и справа jn точки О будут двигаться в разных уровнях — на высоте n1b2 одна над другой. Поскольку дислокация неразрывна, ветви соединены отрезком дислокации длиной b2, не лежащим в общей плоскости скольжения. Таким образом, при пересечении дислокации на ней (по чисто геометрической причине) образуется ступенька.
Точно так же при условии n2b1=/=0 образуется ступенька на дислокации 2. Значит, при пересечении двух дислокаций могут образоваться две ступеньки, одна или ни одной. Это зависит только от систем скольжения дислокаций 1 и 2, но не от направления самих дислокаций 1 в точке пересечения.
Так, например, в решетке ГЦК для каждой системы скольжения (n,b) возможны пересечения с дислокациями девяти других систем При этом в четырех случаях ступеньки образуются на обеих дислокациях, в четырех - на одной из них, и в одном случае - ни на одной дислокации. В решетке ОЦК по меньшей мере два семейства скольжения, и вариантов пересечения еще больше.

Поскольку b1 и b2 — кратчайшие векторы трансляции, пересечение дает ступеньку “одноатомной” высоты (в отличие от “высоких” ступенек: H ~ 10в4 b — после поперечного скольжения). Перемещаясь вдоль дислокации, они могут сливаться в более высокие ступеньки либо аннигилировать.
Ступенька — кратчайший отрезок дислокации с тем же вектором Бюргерса, что и вся дислокация. Поэтому существует упругое взаимодействие ступенек между собой: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются.
Энергия ступеньки Uc < adGb3 (для дислокации длиной b - как и для перегиба). Работа образования пары ступенек совершается на пути, примерно равном диаметру ядра dя = 6b, так что для пересечения нужна сила F = Uс/dя < Gb2/6. Поскольку силы натяжения дислокации T = Gb2/2 > F, скольжение дислокаций рождает ступеньки во всех пересечениях, где выполнены геометрические условия типа (6).