Скорость проскальзывания линейно нарастает с напряжением т (подобно закону трения т = ne* для ламинарного течения жидкости со скоростью е’ = w/5 в слое толщиной b). Отсюда “вязкость границы” n = kTAHb/(DгbQ).
В шероховатой границе (при A >> b и H > b) проскальзывание существенно медленнее, чем в гладкой. Чем больше выступ границы, тем медленнее смещение близ него. От неоднородности смещения u(х) появятся переменные напряжения х(х) вдоль границы (при среднем <т(х)> = 0). Они складываются с приложенным т, и через Некоторое время установится стационарное поле т(х), обеспечивающее скорость проскальзывания одинаковую всюду, но меньшую, чем ожидается из (13). Чем больше время и путь проскальзывания, тем меньше эта средняя скорость .
Наибольший масштаб неоднородности - длина грани зерна. Проскальзывание по ней затухает со временем из-за напряжений несовместности и накопления зернограничных дислокаций у тройных стыков зерен (если нет аннигиляции ЗГД, втекающих в стык с трех сторон). Даже в эксперименте на бикристалле (с единственной границей) проскальзывание приостанавливают “холмики” и мелкие включения в границе.
Чем больше путь проскальзывания, тем меньше измеренная “в среднем” подвижность границы. “Истинную” — наибольшую — скорость проскальзывания измеряли электронномикроскопически при перемещениях u~1 нм. В мелких (0,1 мкм) зернограничных включениях, “скрепляющих” зерна, смещения вдоль границы вызывают напряжения, отчего при наложении двух решеток (частицы и матрицы) видна картина муара. “Заморозив” образец под напряжением, по изменению муара при отогреве фольги после разгрузки находят смещение u и скорость w. (В таких масштабах проскальзывание было еще обратимо, а достигнув u~1 нм затухало).
В меди при 0,29...0,43Тпл скорость проскальзывания под напряжением x/G = 5*10в-4 для разных границ кручения (011) составляла (1...10)*10в-10 см/с. При этом вязкость границ менялась с углом разворота w = 14°...80° в 10 раз и не монотонно: наименее подвижны регулярные границы Е3 (w = 70,5°) и E11 (w = 50°), самая легкоподвижная - нерегулярная w = 63°. Так же и по границам кручения (001) проскальзывание тем легче, чем больше энергия границы (“хуже” упаковка).
Энергия активации проскальзывания для границ кручения (011) составляла H = (0,76...0,91)Q от энергии активации Q объемной самодиффузии. В границах наклона w = 14° найдено H = (0,43...0,62)Q в зависимости от направления проскальзывания. Соотношение примерно такое же, как измерено для зернограничной диффузии. Дальняя экстраполяция n(T) к точке плавления дает вязкость границы n того же порядка, что и у расплава меди.
От проскальзывания на большие расстояния в зерне возникают напряжения несовместности. Они вызывают скольжение в решетке, а от него - приток дислокаций из объема в границу. Меняется тем самым и строение границы. Поэтому даже сам вид зависимости скорости проскальзывания от напряжения w(т) разный в разных диапазонах напряжений т и смещений u. Кроме того, измерения проскальзывания при оптических увеличениях — по большому (u > 1 мкм) смещению меток на шлифе — всегда осложнены сопутствующим скольжением в объеме.
Так, скорость проскальзывания в бикристаллах алюминия при 0,49Тпл и напряжениях т/G ~ (1...2)*10-3 убывала от w ~ 10в-8 до 10в-10 см/с с увеличением смещения u ~ 1...100 мкм. Она вырастала на порядок от удвоения напряжения. На бикристаллах находили w ~ т2,8 при 0,94...0,99Tпл в олове и w ~ т 3 при 0,49...62 Тпл в свинце, а также пороговое напряжение (т0/G = 1*10в-5 для цинка при 0,47 Тпл), ниже которого проскальзывания на большие расстояния не было.
Известные измерения w(т,u) в масштабах зеренной структуры нельзя переносить на другие диапазоны напряжений и перемещений, не учтя сопутствующих осложнений: они меняют и порядок величины w, и вид зависимости.
Главная