Файл: Троицкий О.А. Радиация и прочность твердых тел.pdf

Процесс переползания дислокаций возникает в результа­ те действия напряжений, появившихся от изменения кон­ центрации точечных дефектов. Процесс скольжения дис­ локаций является более частным случаем, имеющим зна­ чение для резко анизотропных структур с легким скольжением по одной ярко выраженной плоскости, пре­

тельном действии облучения, может оказаться непосред­ ственное перераспределение внедренных атомов и вакан­

правило, дают возрастание силы сопротивления движе­ нию дислокаций при взаимодействии их с узлами решет­ ки и со свободными электронами в металле.

Рассмотрим некоторые механизмы рассеяния энергии деформации дислокациями в обоих' областях зависимо­ сти скорости движения дислокаций от приложенных на­ пряжений,

§ 1. Фононные механизмы торможения дислокации

Присутствие в кристалле тепловых колебаний узлов решетки или, как их часто называют, фононного ветра

в кристалле во время облучения. Очевидно, если в про­ цессе облучения материал сильно нагревается, то для

Однако для медленно движущихся дислокаций нагре­ вание решеток будет, наоборот, способствовать проте­ канию термически активируемых процессов и увеличит скорость продвижения дислокаций по решетке (в I об­

тяжения позади них. Соответствующие участки кристал­ лической решетки нагреваются или охлаждаются . Это сопровождается дополнительными потоками фононов и термоупругим рассеянием энергии. Подобный тонкий эффект можно сравнить с ветром, который создает в мет­

ся. В целом, сопротивление движению возрастает с уве­ личением скорости движения поезда. Облучение по этому

При быстрых сдвиговых деформациях в решетке, ко­ торые возникают при нагружении материала с высокими скоростями, становится существенным механизм фонон-

нон вязкости, поскольку время элементарных актов де­ формации в решетке становится соизмеримым со време­ нами релаксации в системе фононов. В этом случае равновесие между ветвями фононного спектра с различ­ ными направлениями движения фононов определяется механизмом фононной вязкости. Возвращаясь к аналогии

определяется наличием самого воздуха как тормозящей среды. Этот механизм оказывает существенное влияние на скорость оттока энергии от дислокации, особенно при больших скоростях движения дислокаций. Влияние облу­ чения по этому механизму па скорость движения дисло­ каций во I I области скоростного графика однозначно — скорость дислокаций должна уменьшиться. Однако эффект может быть мал, если во время облучения суще­

в потенциальном рельефе решетки. Если ограничиться рассмотрением первой гармоники излучения, то эффект очень мал и обусловливает линейное спадание эффектив­ ной вязкости при уменьшении скорости дислокации. Об­

широким, благодаря неравномерному движению её в ис­ порченном потенциальном рельефе решетки. Таким об­ разом, в облучаемом кристалле трение дислокаций об решетку возрастает.

Существует еще такой тонкий эффект, как комбина­ ционное рассеяние фононов в поле движущейся дислока­ ции. При этом дислокации изменяют свою энергию на некоторую величину, причём стоксова компонента (когда дислокация теряет энергию) преобладает над антисток­ совой (когда дислокация приобретает энергию), по­ скольку фононы стремятся отнять энергию от колеблю­ щейся дислокации и приравнять её энергию к средней тепловой энергии в кристалле. В облучаемых кристаллах эффективное торможение дислокаций по этому механиз­ му должно возрасти.

Наконец, для околозвуковых и сверхзвуковых дисло­

го излучения в части фононного спектра. Не исключено, что в этой области будут наблюдаться интересные эффек­ ты взаимодействия потока быстрых частиц с движущи ­ мися дислокациями. Это еще совершенно не разрабо ­

торможения дислокаций отметим, что к а ж д ы й из них может способствовать увеличению эффективной вязко­ сти облучаемых кристаллов, особенно во I I области ско­ ростного графика.

§ 2. Электронные механизмы торможения дислокаций

Советскими и японскими учеными было показано, что введение сверхпроводящего состояния в металле сопро­ вождается понижением сопротивления металла пласти­ ческому деформированию. Этот эффект был открыт на ниобии и свинце. Стало возможным говорить о влиянии газа свободных электронов на процессы зарождения, перемещения и взаимодействия дислокаций. Можно считать теперь твердо установленным, что газ свободных электронов при низких температурах оказывает тормо­ зящее действие на движущиеся в металле дислокации.

Металл представляет собой решетку положительно заряженных ионов в газе свободных электронов. К числу свободных электронов, как указывалось в I главе, отно­

как высокая электропроводность и теплопроводность, которые выделяют его среди остальных материалов. Н а с 'будут интересовать электропроводность и взаимодейст­ вие электронов с решеткой положительно заряженных ионов, точнее, с дислокациями, движущимися по этой решетке.

Обладая волновыми свойствами, электроны практи­ чески беспрепятственно двигаются в идеальных участ­ к а х кристаллической решетки и в то же время интенсив­ но рассеиваются на различных несовершенствах ионного

остова металла, в частности, на дислокациях, а т а к ж е на примесных атомах. Именно поэтому при низких тем­ пературах газ свободных электронов оказывает тормо­

никнуть ускоряющая сила. Необходимым условием уско­ рения дислокаций внутри металла является превышение дрейфовой скорости электронов над групповой скоростью упругих волн дислокаций.

При облучении кристаллов на ускорителе электронов такое условие заведомо выполняется. Если поток уско­ ренных электронов направить на растягиваемый кри­

случае при ускорении дислокаций электронами будет иметь место снижение сопротивления материала пласти­ ческому деформированию, а во втором случае эффект будет меньше.

В последние годы аналогичное явление наблюдалось при пропускании через деформируемый металл электри­ ческого тока. Оказалось, что после упругой области, на которую импульсы тока не оказывают действия, наблю­ даются пики деформации при прохождении к а ж д о г о импульса тока. Постепенное исчезновение пиков при остановках растяжения образца и практически мгновен­ ное их возобновление в случае продолжения растяжения указывало, что электрический ток действует только в условиях наличия движущихся дислокаций.

Несколько неожиданный результат получился при сопоставлении величины электропластического эффекта в чистом и легированном металле. Оказалось,, что в ле­ гированных образцах пики деформации существенно больше по величине, чем в чистом металле. В чем ж е