Геометрическое взаимодействие дислокаций с атомами примесей

В кристаллах с дальним порядком единичная совершенная дислокация в обычной решетке является полудислокацией в сверхрешетке. Тогда эта дислокация должна принадлежать своеобразному дефектному слою, т. е. границе антифазного домена (рис. 96). Никакая перегруппировка атомов вокруг дислокации не может привести к уничтожению дефектного слоя.

Например, в сверхрешетке в-латуни единичная дислокация в меди превращается на границе антифазного домена в частичные дислокации а/2, ограничивающие дефектный слой, лежащий в плоскости скольжения (110).

Каждый атом в этой плоскости связан с двумя ближайшими соседями в направлении, поперечном плоскости. В дефектном слое такие связи из «правильных» становятся «неправильными».

Энергия последних выше, чем правильных связей, и для движения дислокации, претерпевшей превращение в связи с образованием сверхструктуры, требуется затрата дополнительных сил. Этим, в частности, может быть объяснено упрочнение в кристаллах, содержащих антифазные границы.

В кристаллах, представляющих собой твердые растворы с ближним порядком, хотя дислокации остаются «совершенными» и в решетке отсутствуют дефектные слои, все же будет наблюдаться некоторое упрочнение. Оно будет обусловлено тем, что соседние атомы распределены небеспорядочно, и поэтому перемещение дислокаций вдоль плоскости скольжения будет вызывать нарушение ближнего порядка атомов в поперечном (к плоскости) направлении.

Иными словами, в процессе пластической деформации локально упорядоченные участки будут разупорядочиваться при пересечении их дислокациями, движущимися в плоскостях скольжения. Если обозначить через у' — энергию разупорядоченной поверхности, через т — напряжение сдвига, то изменение энергии при движении единицы длины дислокации на единицу расстояния составит AE = у'—bт (b — вектор Бюргерса).

При значении напряжения, достаточного только для разупорядочения в процессе деформации, AE=0.

Тогда т0 = у'/b.

Энергия у' примерно равна 20 эрг/см2 (т. е. такого же порядка, как и для образования двойника).

Подсчет по этой формуле дает величину напряжения 10в8 дн/см2, что хотя и составляет ощутимую величину, но по крайней мере на один порядок меньше напряжения, необходимого для движения дислокации в твердом растворе с дальним порядком. В интервале низких температур, при котором установившаяся степень порядка неизменна, упрочнение, вызванное образованием ближнего порядка, почти не зависит от температуры.

В случае деформации кристаллов с дальним порядком при движении первой частичной дислокации происходит полное нарушение порядка в направлении поперек плоскости скольжения, но зато при движении второй — его полное восстановление, третьей — опять нарушение порядка и т. д. Количество «правильных» связей в направлении, поперечном плоскости скольжения, является, таким образом, правильно меняющейся незатухающей функцией числа дислокаций, прошедших по плоскости.