Dislocările sunt mișcări. Există două tipuri de dislocări: muchia și șurubul. Lungimea marginii (figura 24).
Distorsiunea structurii cristalului este cauzată de faptul că și părți ale cristalelor vrac, în timpul creșterii lor, au apărut un "jumătate de avion" atomic suplimentar. Distorsiunile sunt concentrate în principal lângă marginea inferioară a "jumătății de avion" a atomilor "extra". Dislocarea în astfel de cazuri este înțeleasă ca o linie care trece de-a lungul marginii unui "jumătate de plan" atomic suplimentar.
Distorsiunea este concentrată în apropierea liniei de dislocare. La distanțe de câteva diametre atomice în direcția distorsiunii este atât de mică încât cristalul are o forma aproape perfect în aceste locuri. Denaturarea aproape de marginea „extra semiplanul“, datorită faptului că cele mai apropiate atomi, așa cum au fost „încearcă“ să cadă de acord asupra locației sale, cu o stâncă ascuțită „extra semiplanului".
Orice zgârietură de pe suprafața cristalului poate provoca o dislocare a muchiei. Într-adevăr, o zgârietură pe suprafața unui cristal poate fi privită ca o lipsă a unui plan atomic. Ca rezultat al mișcării termice, atomii din regiunile învecinate se pot deplasa la suprafață, astfel încât dislocarea se mișcă în interior.
Înlocuirea șuruburilor (figura 25).
Formarea unei dislocări în șurub poate fi reprezentată în acest fel. Mental tăiați cristalul de-a lungul planului și mutați o parte a acestuia față de celălalt de-a lungul acestui plan pentru o perioadă de grilă paralelă cu marginea crestăturii. În acest caz, linia de distorsiune va merge de-a lungul marginii tăieturii. Această linie este numită o dislocare cu șurub. Cu o dislocare cu șurub, nu există un număr exces de atomi. Distorsiunea latticei spațiale a unui cristal este aceea că o sută de rânduri atomice sunt îndoite și își schimbă vecinii.
Se constată că dislocările șuruburilor sunt cel mai des formate în timpul creșterii cristalului. Cu toate acestea, aplicarea tensiunilor poate crește numărul de dislocări ale șuruburilor.
Dislocările, cum ar fi defectele de punct, se pot deplasa de-a lungul laturii cristaline. Cu toate acestea, mișcarea dislocațiilor din cauza limitărilor mari, deoarece dislocarea trebuie să fie întotdeauna o linie continuă. Există două tipuri principale de mișcări de dislocare: fluaj și alunecare. Urca dislocațiilor apar datorită adăugării sau eliminarea suplimentară semiplanului de atomi, adică prin difuzie. Când dislocații alunecare suplimentar semiplanului, care a ocupat o anumită poziție în rețeaua cristalină este conectată la planul atomic, sub planul de alunecare și planul atomic adiacent acum devine inutil semiplanului. Aceste linii de dislocare alunecare lină este cauzată la forfecare tensiunilor aplicate pe suprafața cristalului.
Observațiile indică faptul că mișcarea dislocațiilor într-un cristal real, în unele cazuri poate fi degrevați în celălalt - este împiedicată, în funcție de natura denaturării care introduce dislocații în rețeaua cristalină.
4.5. Metode experimentale pentru studierea defectelor de cristal
În prezent, cu ajutorul unui proiector ionic și a unui microscop electronic, sunt obținute fotografii ale structurii cristalelor cu defecte în ele. O metodă de gravare este de asemenea folosită pentru a studia defectele de cristal. Agenții chimici de etanșare se aplică pe suprafața cristalului, care interacționează cel mai activ cu acele regiuni ale cristalului în care se concentrează cele mai mari distorsiuni cauzate de dislocări.
Ca rezultat al gravării, pe suprafața cristalului apar gropi, indicând prezența unei dislocări în acest loc. Gropile sunt văzute într-un microscop optic convențional. Această metodă este utilizată pentru a determina densitatea dislocărilor. Figura 26 prezintă o diagramă a fotografiei de gravare a unei suprafețe de germaniu pur lustruită.
O metodă interesantă este și modelarea proceselor asociate cu interacțiunile dislocărilor. Pentru a face acest lucru, utilizați un model de bule de cristal. Un astfel de model este obținut prin suflarea bulelor de aer cu un diametru de 1 până la 2 mm printr-o soluție de săpun. Pentru anumite metode de preparare a unei soluții și de suflare a bulelor, se poate obține un model de structură cristalină perfectă (figura 27). Producând unele perturbații în acest model, modelează defectele și procesele asociate acestora (figura 28).
4.6. Influența dislocării și a altor defecte asupra proprietăților mecanice ale materialelor și asupra procesului de deformare
Studiul defectelor de cristal este de o importanță practică, deoarece proprietățile mecanice ale solidelor, ductilitatea, rezistența la deformare asociate cu dislocații și alte defecte în cristale.
Studiul experimental al proprietăților mecanice materiale arată că în metalele pure sunt mai moi si maleabil. Plasticitate cristalelor, puterea lor relativ scăzută determinată de apariția dislocațiilor în procesul de creștere a cristalelor. Atunci când se defectează punctele de grup, se formează micro-crăpături. ruperea casantă se produce atunci când fluxul de plastic este dificil deoarece microfisurilor dificultate dislocațiilor și alte defecte prezente în starea inițială și care apar în timpul deformării.
În practică, acest tip de distrugere, precum oboseala, atrage atenția. Oboseala este un fel de distrugere materială care are loc pe o perioadă lungă de timp sub acțiunea sarcinilor variabile periodic la solicitări care nu duc la defectare în sarcini statice.
În prezent, trăsăturile de bază ale oboselii și măsurile care trebuie luate pentru a preveni apariția ei sunt bine cunoscute. Incizia și tranzițiile ascuțite pe suprafață, găurile pentru nituri, zgârieturi, coroziunea conduc la o scădere semnificativă a rezistenței la oboseală a mașinilor. O bună calitate a suprafeței și o protecție împotriva coroziunii contribuie la creșterea rezistenței la oboseală. Cu toate acestea, în ciuda disponibilității unor astfel de instrumente de cercetare eficiente, cum ar fi microscopia electronică, multe în mecanismul de oboseală rămân neclar. Oboseala este o problemă deosebit de gravă pentru metale și aliaje, deoarece aceste materiale sunt utilizate pe scară largă în mașini și structuri supuse încărcărilor variabile periodic.
Astfel, rezistența materialelor cristaline este influențată de dislocări, de mișcarea și interacțiunea acestora, precum și de alte defecte întâlnite în cristale.
4.7. Consolidarea rezistenței materialelor
Dislocările și mișcarea lor au o mare influență asupra rezistenței materialelor, reducându-le rezistența la deformare, făcându-le mai multe materiale plastice. Cu toate acestea, interacțiunea dislocărilor între ele, precum și obstacolele de altă natură, scade mobilitatea dislocărilor. Aceasta duce la o scădere a ductilității și la o creștere a rezistenței materialelor. Este posibilă reprezentarea grafică a influenței unei dislocări asupra rezistenței la forfecare (figura 29).