The new science of strong materials

Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART03.HTM
мы не уничтожим ступеньку
,
а лишь переместим ее вдоль верхушки стены
.
Этот механизм в действии наблюдали Банн и
Эммет в
1946 
году
.
Напомним
,
что именно так получаются ступеньки
,
которые ослабляют поверхность усов и других
кристаллов
(
глава
3
).
Франк рассуждал примерно так
.
Допустим
,
что ступеньки роста существуют
.
Что же тогда получается
,
когда движущаяся
ступенька доходит до кромки кристалла
?
По
-
видимому
,
она должна исчезнуть
,
как исчезает уступ на кирпичной стене
,
когда каменщик достигает конца стены
.
Если так
,
то как могла бы возродиться ступенька
,
чтобы начал расти следующий
слой
?
Ответ Франка был блестяще прост
.
Кристаллы никогда не строятся
,
как дома
,
из слоев кирпича
.
Ступенька роста никогда
не исчезает на кромке
,
потому что кристалл строится подобно винтовой лестнице
.
Значит
,
кристалл просто
“
накручивается
”
сам на себя
,
все время используя одну и ту же ступеньку
.
Подобно тэйлоровой гипотезе о краевых
дислокациях
,
идея о винтовых дислокациях покоряла своей логикой
,
и интуитивно казалось
,
что она должна быть верной
.
Так оно и получилось
.
Вскоре Форти и другие экспериментаторы подтвердили существование винтовых дислокаций
(
рис
. 50).
Рис
. 50.
Схема винтовой дислокации
.
В схеме винтовой лестницы самой труднообъяснимой была ситуация в центре
.
Здесь
,
конечно
,
существует какой
-
то
пробел
,
нестыковка
,
образующие некоторую линию по оси винта
.
Это и есть сама дислокация
.
Как и в случае краевой
дислокации
,
межатомные связи здесь сильно деформированы
,
хотя ничего подобного отверстию
,
в обычном
смысле этого
слова
,
нет
.
Но вот усы довольно часто бывают полыми
,
трубчатыми
.
Возможная причина этого в том
,
что такие усы
росли с винтовой дислокацией
,
ступенька которой была высотой не в одну
,
а в несколько молекул
.
Если так
,
то тогда
деформации в ядре дислокации могут быть очень большими
.
Следовательно
,
кристалл может предпочесть энергии
деформации поверхностную энергию
,
то есть расти с отверстием посередине
.
Как случается с большинством удачных гипотез
,
с гипотезой о винтовой дислокации перестарались
:
с нею связывался
почти каждый аспект роста почти каждого вида кристаллов
.
Сегодня
,
по
-
видимому
,
ясно
,
что многие кристаллы
обходятся в своем росте без механизма Франка
,
но факт остается фактом
-
очень многие кристаллы используют этот
механизм
,
винтовая дислокация
-
вполне реальное и очень важное явление
.
Совсем не обязательно
,
чтобы дислокация была целиком краевого или винтового типа
.
Дислокационная линия может
начаться как краевая
,
а закончиться
-
как винтовая
,
и наоборот
.
А между началом и концом она может быть отчасти
винтовой
,
а отчасти
-
краевой
.
В таких случаях говорят
,
что дислокация имеет винтовую и краевую компоненты
.
Но
правила движения двух типов дислокаций неодинаковы
,
и в этом одна из причин сложностей поведения реальных
дислокаций
,
представляющих собой обычно искривленные пространственные линии
.
Сегодня теория дислокации
-
тщательно разработанная и поощряемая наука
,
которая
,
несомненно
,
пролила свет на
поведение твердых тел
,
особенно металлов
.
Теперь мы в значительной мере понимаем реальное поведение металлов
.
С
другой стороны
,
нельзя сказать
,
что знания о дислокациях привели к каким
-
то радикальным усовершенствованиям
механических свойств материалов
.
Что касается металлов
,
то можно
,
пожалуй
,
сказать
,
что большая часть возможных и
важных улучшений была сделана еще традиционными эмпирическими методами
,
а роль дислокационной теории свелась
к объяснению того
,
почему и как эти улучшения получились
.