Dislokatsiya yoki Teylorning dislokatsiyasi

Qusurlarning elastik maydonlarini tavsiflovchi nazariya dastlab tomonidan ishlab chiqilgan Vito Volterra 1907 yilda.[4] Atom miqyosidagi nuqsonni nazarda tutuvchi "dislokatsiya" atamasi ishlab chiqilgan G. I. Teylor 1934 yilda.[5]

• Qusurlarning elastik maydonlarini tavsiflovchi nazariya dastlab tomonidan ishlab chiqilgan Vito Volterra 1907 yilda.[4] Atom miqyosidagi nuqsonni nazarda tutuvchi "dislokatsiya" atamasi ishlab chiqilgan G. I. Teylor 1934 yilda.[5]
• 1930-yillarga qadar materialshunoslikning dolzarb muammolaridan biri tushuntirish edi plastika mikroskopik ma'noda. Hisoblash uchun soddalashtirilgan urinish kesish stressi bunda qo'shni atom samolyotlari siljish mukammal kristalda bir-birining ustiga, material bilan qirqish moduli  , kesish kuchi taxminan:
• Kesish moduli metallar odatda 20 000 dan 150 000 gacha MPa taxmin qilingan 3 000 dan 24 000 MPa gacha bo'lgan siljish stressini ko'rsatuvchi. Buni 0,5 dan 10 MPa gacha bo'lgan o'lchovli kesish kuchlanishlari bilan moslashtirish qiyin edi.

• 1934 yilda, Egon Orowan, Maykl Polanyi va G. I. Teylor, mustaqil ravishda plastik deformatsiyani dislokatsiya nazariyasi nuqtai nazaridan tushuntirish mumkinligini taklif qildi. Atrofdagi tekisliklardan birining atomlari o'z bog'lanishlarini uzib, oxirgi chekkasidagi atomlar bilan qayta tiklansa, dislokatsiyalar harakatlanishi mumkin. Darhaqiqat, atomlarning yarim tekisligi birma-bir (yoki bir nechtasi) bog'lanishlar chizig'ini uzish va isloh qilish orqali siljish stressiga javoban harakatlanadi. Bir qator aloqalarni uzish uchun zarur bo'lgan energiya bir vaqtning o'zida butun atom tekisligidagi barcha bog'lanishlarni uzish uchun zarur bo'lganidan ancha kam. Dislokatsiyani siljitish uchun zarur bo'lgan ushbu kuchning oddiy modeli ham plastikning mukammal kristalga qaraganda ancha past kuchlanishlarda mumkinligini ko'rsatadi. Ko'pgina materiallarda, xususan, egiluvchan materiallarda dislokatsiyalar plastik deformatsiyaning "tashuvchisi" hisoblanadi va ularni harakatlantirish uchun zarur bo'lgan energiya materialni sindirish uchun zarur bo'lgan energiyadan kamdir.

• Mexanizmlar
• Dislokatsiya - bu atomlarning joylashishidagi keskin o'zgarishni o'z ichiga olgan kristal strukturasidagi chiziqli kristallografik nuqson yoki notekislik. Dislokatsiyaning har ikki tomonida kristalli tartib tiklanadi, lekin bir tomonidagi atomlar siljiydi yoki siljiydi. Dislokatsiyalar materialning siljigan va siljmagan qismlari orasidagi chegarani aniqlaydi va panjara ichida tugamaydi va erkin qirragacha cho'zilishi yoki kristall ichida pastadir hosil qilishi kerak.[1] Dislokatsiya burgerdagi vektor deb ataladigan panjaradagi atomlarga olib keladigan masofa va harakat yo'nalishi bilan tavsiflanishi mumkin. Dislokatsiya burgerlari vektori dislokatsiya shakli o'zgarishi mumkin bo'lsa ham, doimiy bo'lib qoladi.

• Har xil dislokatsiya turlari mavjud bo'lib, ular mobil dislokatsiyalar deb nomlanadi glissile va harakatsiz dislokatsiyalar deb nomlangan o'tiradigan. Ko'chma dislokatsiyalar harakati atomlarning past kuchlanish darajalarida bir-birining ustiga siljishiga imkon beradi va sirpanish yoki siljish deb nomlanadi. Dislokatsiyalar harakati kristal ichida boshqa elementlarning borishi bilan kuchayishi yoki to'sqinlik qilishi mumkin va vaqt o'tishi bilan bu elementlar dislokatsiyaga tarqalib, Kottrel atmosferasi. Ushbu elementlarning biriktirilishi va ajralib chiqishi, po'latlarda ko'rilgan g'ayrioddiy rentabellik xatti-harakatlarini tushuntiradi. Vodorodning dislokatsiyalar bilan o'zaro ta'siri bu tushuntirish uchun taklif qilingan mexanizmlardan biridir vodorodning mo'rtlashishi.

• Dislokatsiyalar o'zini xuddi kristalli material tarkibidagi alohida mavjudot sifatida tutadi, bu erda dislokatsiyaning ayrim turlari materialning egilishi, egilishi va o'zgarishi hamda kristal ichidagi boshqa dislokatsiya va xususiyatlar bilan o'zaro harakatlanishi mumkin. Dislokatsiyalar metall kabi kristalli materialni deformatsiyalash natijasida hosil bo'ladi, bu ularning sirtdan, xususan stress kontsentratsiyasi yoki nuqsonli material ichida va don chegaralari. Disloklarning soni va joylashishi kabi metallarning ko'plab xususiyatlarini keltirib chiqaradi egiluvchanlik, qattiqlik va hosil qilish kuchi. Issiqlik bilan ishlov berish, qotishma mazmuni va sovuq ish foydali xususiyatlarni yaratish uchun dislokatsiya populyatsiyasining soni va joylashishini hamda ularning qanday harakatlanishi va o'zaro ta'sirini o'zgartirishi mumkin.

Dislokatlar paydo bo'lishi
Metalllarga duch kelganda sovuq ish (materialning mutloq erish haroratiga nisbatan nisbatan past bo'lgan haroratdagi deformatsiya, ya'ni odatda kamroq ) yangi dislokatsiyalar paydo bo'lishi tufayli dislokatsiya zichligi oshadi. Binobarin, qo'shni dislokatsiyalarning shtamm maydonlari orasidagi tobora ortib boruvchi qoplama dislokatsiya harakatiga qarshilikni asta-sekin oshirib boradi. Bu deformatsiyaning o'sishi bilan metalning qattiqlashishiga olib keladi. Ushbu effekt sifatida tanilgan kuchlanishning qattiqlashishi yoki qattiq ish bilan ishlash.
Dislokatsiya zichligi moddiy tarkibida quyidagi deformatsiyalar yordamida plastik deformatsiya ko'payishi mumkin:

• Dislokatsiya zichligi plastik deformatsiya bilan ortib borganligi sababli materialda dislokatsiyalarni yaratish mexanizmi faollashtirilishi kerak. Dislokatsiya hosil bo'lishining uchta mexanizmi bir hil nukleatsiya, don chegarasini boshlash va panjara va sirt orasidagi interfeyslar, cho'kmalar, dispers fazalar yoki mustahkamlovchi tolalardir.
• Bir hil nukleatsiya
• Dislokatsiyani yaratish bir hil nukleatsiya panjaradagi chiziq bo'ylab atom aloqalarining uzilishi natijasidir. Panjara ichidagi tekislik qirqiladi, natijada qarama-qarshi 2 ta yarim tekislik yoki dislokatsiya yuzaga keladi. Ushbu dislokatsiyalar panjara orqali bir-biridan uzoqlashadi. Bir hil nukleatsiya mukammal kristallardan dislokatsiya hosil qilganligi va ko'plab bog'lanishlarning bir vaqtning o'zida uzilishini talab qilganligi sababli, bir hil nukleatsiya uchun zarur bo'lgan energiya katta bo'ladi.

Masalan, mis tarkibidagi bir hil yadrolanish uchun zarur bo'lgan stress ko'rsatilgan , qayerda misning kesish moduli (46 GPa). Uchun hal qilish , biz talab qilinadigan kuchlanish 3,4 GPa ekanligini ko'rmoqdamiz, bu kristalning nazariy kuchiga juda yaqin. Shuning uchun an'anaviy deformatsiyada bir hil nukleatsiya kontsentratsiyalangan stressni talab qiladi va bu ehtimoldan yiroq. Dislokatsiya manbalari don chegarasini boshlash va interfeysning o'zaro ta'siri.

• Masalan, mis tarkibidagi bir hil yadrolanish uchun zarur bo'lgan stress ko'rsatilgan , qayerda misning kesish moduli (46 GPa). Uchun hal qilish , biz talab qilinadigan kuchlanish 3,4 GPa ekanligini ko'rmoqdamiz, bu kristalning nazariy kuchiga juda yaqin. Shuning uchun an'anaviy deformatsiyada bir hil nukleatsiya kontsentratsiyalangan stressni talab qiladi va bu ehtimoldan yiroq. Dislokatsiya manbalari don chegarasini boshlash va interfeysning o'zaro ta'siri.

Materiallardagi don chegaralaridagi notekisliklar donga tarqaladigan dislokatsiyalarni keltirib chiqarishi mumkin. Donalar chegarasidagi zinapoyalar va qirralar plastik deformatsiyaning dastlabki bosqichlarida dislokatsiyalarning muhim manbai hisoblanadi.

• Materiallardagi don chegaralaridagi notekisliklar donga tarqaladigan dislokatsiyalarni keltirib chiqarishi mumkin. Donalar chegarasidagi zinapoyalar va qirralar plastik deformatsiyaning dastlabki bosqichlarida dislokatsiyalarning muhim manbai hisoblanadi.

• Yuzaki yuzalar
• Kristalning sirti kristallda dislokatsiyalar hosil qilishi mumkin. Ko'pgina kristallarning yuzasida kichik zinapoyalar bo'lganligi sababli, sirtdagi ba'zi mintaqalardagi kuchlanish panjaradagi o'rtacha kuchlanishdan ancha katta. Ushbu stress dislokatsiyaga olib keladi. Keyinchalik, dislokatsiyalar g'alla chegarasini boshlashdagi kabi panjaraga tarqaladi. Yagona kristallarda dislokatsiyalarning aksariyati sirt ustida hosil bo'ladi. Materiallar yuzasiga 200 mikrometr dislokatsiya zichligi quyma zichlikdan olti baravar yuqori ekanligi ko'rsatilgan. Biroq, polikristalli materiallarda sirt manbalari katta ta'sir ko'rsatmaydi, chunki ko'p donalar sirt bilan aloqa qilmaydi.

Nurlanish

• Dislokatsiya ilmoqlari tomonidan yaratilgan zararda paydo bo'lishi mumkin baquvvat nurlanish.[8][9] Prizmatik dislokatsiya tsikli atomlarning qo'shimcha (yoki etishmayotgan) qulab tushgan disklari sifatida tushunilishi mumkin va hosil bo'lishi mumkin interstitsial atomlar yoki bo'sh ish o'rinlari birgalikda to'planadi. Bu to'g'ridan-to'g'ri bitta yoki bir nechta natijasida sodir bo'lishi mumkin to'qnashuv kaskadlari,[10] natijada interstitsial atomlarning zichligi yuqori va bo'sh joylar mavjud. Ko'pgina metallarda prizmatik dislokatsion ilmoqlar energetik jihatdan eng ko'p afzal ko'rilgan o'zaro interstitsial atomlarning klasterlari hisoblanadi.