Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу icon

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу



НазваниеМазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу
страница3/5
Дата08.05.2013
Размер0.76 Mb.
ТипДокументы
скачать >>>
1   2   3   4   5

1.6 Қатты денелердің механикалық және жылулық қасиеттері

^ Серпімді және пластикалық деформация

Кристалдарға сыртқы бір бағытта тарту күштің әсерінен атомдардың бір-бірінен ара қашықтығы өседі және олардың кристалдағы тепе-теңдікте орналасуы бұзылады. Тордағы атомдардың тепе-теңдікте болуына сәйкес атомдардың бірін-бірі тарту және бірін-бірі тебу күштерінің теңдік шартының бұзылуына алып келеді, соның арқасында атомдарды бұрынғы тепе-теңдік орнына алып келетін ішкі күш пайда болады. Кристалдың бірлік көлденең қимасына келетін күш шамасын кернеу деп атайды. Қайтымды шексіз баяу жылдамдықпен кристалды созғанда кристалдың кез-келген ауданында пайда болған ішкі күш сыртқы әсер ететін күшті компенсациялайды.

Атомдардың аз мөлшерде ығысуындағы пайда болған күш (атомдарды тепе-теңдік күйдегі орнына қайтаратын күш) мөлшері, бірінші ретті жобамен атомдардың ығысу шамасына пропорционал. Сондықтан, деформацияның бірінші стадиясында кристалда пайда болған кернеу жобамен деформацияның өсуімен сызықты өседі (Гук заңы):

(2.1)

мұндағы Е-серпінді модулі, -кристалдың салыстырмалы деформациясы (шындығында бұл заң жобамен орындалады). Бұл деформация қайтымды, күш кристалдан алынған кезде кристалл атомдарды бұрынғы тепе-теңдік кездегі орнына келеді. Бұл деформацияны серпінді деформация деп, ал қалдық деформация қалдырмайтын кездегі максимал жүктелген сыртқы кернеуге тең ішкі кернеуді серпімді шегі деп атайды.

Кез-келген  деформацияға сәйкес  кернеу және Е серпімді модуліне тең / қатынас тек атомдар табиғатына және олардың өзара кристалда орналасуына тәуелді. Серпімді модулін тек кристалл құрылымын елеулі өзгерту арқылы немесе қатты дененің ішкі құрылымын өзгерту арқылы өзгертуге болады. Бірақ бұл кезде де Е серпімді модульдің өзгеру шамасы аса үлкен болмайды. Мысалы болатқа елеулі шамада легрлейтін қоспаларды енгізгенде, термиялық өңдегенде, суық прокатка жасағанда, т.б. болаттың қаттылығы және басқа да механикалық сипаттамалары қатты өзгереді, ал серпімді модулі аса өзгермейді (10-ға дейін өзгереді).



2.1.-сурет

Үздіксіз сыртқы әсер ететін күшті көбейткенде, үздіксіз ішкі кернеуді () көбейтеді және деформацияда () өседі (2.1.-сурет). Әрбір материалға белгілі шамаға кернеу (S) жеткенде кристалдың қирауы немесе кернеу мен деформация арасындағы сызықты пропорционалдық заңы өзгереді және қалдық пластикалық қ деформация пайда болады, яғни жүктелген жүкті алған кезде деформация толық қайтып келмейді. Қалдық деформация болмаса материал морт болады, ал қалдық деформация орын алса, яғни Гук заңы орындалмаса материал пластиктілі болады. Материалдық ағуы басталғанға сәйкес S кернеуді ағу шегі деп атайды.


^ Кристалдардың пластиктивті ағуының негізгі заңдылықтары

Пластиктивтілік кристалдарды созып және қысып сынағанда сырттан әсер ететін кернеу ағу шегінен жоғары болғанда қалдық деформация пайда болады. Бірақ қалдық деформацияның пайда болуына созу және қысу себепті емес. Кристалды созу дәрежесі өскен сайын күш бағытына перпендикуляр бағыттағы атомдар жазықтығының ара қашықтығы өседі, белгілі дәрежеге жеткенде атомдардың өзара тарту күші сыртқы күшті теңестіре алмай, сонымен кристалл қирайды. Ал кристалды қысқан кезде атом жазықтары бір-біріне жақындай түседі, бұл процесс атомдар арасында тебу күшін тудырады. Тебу күштің шамасы сыртқы күшке теңескенге дейін өседі. Бұл жағдайда идеал серпімді деформация өтеді және тор бөлшектерінің қайтымсыз ығысуына алып келмейді, яғни пластикалық деформацияға алып келмейді. Пластикалық деформация тек кристалды ажырататын (скалывающих) кернеудің әсерінен ғана пайда болады. Бұл кернеудің әсерінен атомдар арасындағы байланыс бұзылмай кристалдың бір бөлігі екінші бөлігінен бір атом арақашықтығына ығысады. Мұндай ығысуды сырғанау деп атайды (2.2.-сурет).



2.2.-сурет

Бұл ығысу кристал денелердің пластикалық ағу процесінің негізін құрайды. Кристалға жүктелген жүк (Ғ) аса үлкен болмаған кезде кристал серпімді деформацияланады (2.2. б-сурет) және жанама кернеу  салыстырмалы ығысу деформациясына  пропорционал (Гук заңы):

(2.2)

мұндағы G – ығысу модулі. Ығысу кернеуі () серпімді шегінен жоғары болмау керек. Сыртқы әсер етуші күш денеден алынғанда атомдар бастапқы орнына қайтып келеді. Сыртқы әсер ететін күш серпімді шегінен үлкен болған кезде кристалдың белгілі бір жазықтығында (S) кристалдың бір бөлігі екінші бөлігінен бір немесе бірнеше атом аралығына ығысады. Бұл жазықтықты сырғанау жазықтығы деп атайды. (2.2. в-сурет)

Сыртқы күш денеден алынса, тордың серпімді кернеуі жоғалады, бірақ кристалдың бір бөлігі екінші бөлігінен ығысқан күйінше қалады. (2.2. г-сурет)

Осындай көптеген жазықтардағы қайтымсыз ығысулардан кристалдағы жалпы қалдық деформация тұрады.

Кристалдың пластикалық деформация қасиетін, бірінші кристалл құрылымы элементтері арасындағы байланыс күш характері анықтайды, екіншіден әр түрлі өңдеулер анықтайды.

^ Валенттік байланыс бағытталған байланыс қасиетіне ие. Сондықтан атомдардың бір-бірінен аздап ығысуының өзі байланыс күшін бірден төмендетеді. Ығысу нәтижесінде басқа қасындағы атоммен байланысуынан бұрынғы байланыстың қирауы жылдам өтеді, сондықтан валентті типті кристалдарда (сурьма, висмут, мышьяк, селен, т.б.) пластикалық деформациялану қасиетіне ие болмайды. Оларда серпімді деформация өтуімен морт қирайды.

^ Металдық байланыс бағытталған қасиетке ие болмағандықтан, керісінше атомдардың тангенциалды ығысуынан байланыстың қирауы баяу өтеді, сондықтан атомдардың ығысуы өте үлкен (мың атом аралығына дейін ығысады) ара қашықтыққа тордың бір бөлігі екінші бөлігінен ығысады, сондықтан да мұндай типті кристалдар үлкен дәрежелі пластикалық деформацияға ие.

^ Иондық байланыс валентті және металды байланыстардың аралығында болады. Олар валентті байланыс секілді аса бағытталған емес, сонымен қатар металды байланыс секілді аса иілгіште емес. NaCl, CaF2, CaTe т.б. типті ионды кристалдар валентті типті кристалдар секілді морт болып келеді. Ал AgCl ион кристалы жоғары дәрежелі пластиктивті болады.

Кристалдардағы сырғанау белгілі кристаллографиялық жазықтықта және белгілі бағытта өтеді (2.3.-сурет).



2.3.-сурет

Негізінде мұндай сырғанау жазықтықтарына және сырғанау бағытына тығыз орналасқан атомдар жазықтығы жатады, яғни атомдар тығыз орналасқан жазықтық және бағыт сырғанау жазығы және сырғанау бағыты болады. Мұндай сырғанауда жазықтықтың және бағыттың болу себебі: тығыз орналасқан жазықтықта және бағытта кристалдың беріктілігі жоғары болады, өйткені бұл жазықта атомдар ара қашықтығы ең кіші, олардың бір-бірімен байланысы жоғары болады. Екінші жағынан, бұл жазықтардың бір-бірінен ара қашықтығы ең жоғары. Сондықтан да олардың бір-бірімен байланыс күші төмен болады. Бұл жазықтық және бағыт бойынша сырғанауды атом орналасуын минимальды шамаға өзгертеді, соның әсерінен сырғанау жеңіл өтеді.

Осы жазықтағы барлық сырғанау жазықтары және сырғанау бағыттары сырғанау жүйесін құрайды. Мысалы, жақ центрленген куб торлы кристалдарда (А1) сырғанау жазықтығы октаэдр жазықтығы (ІІІ), ал сырғанау бағыты кубтың кеңістік диагонал [ІІІ] бағыты болады. Гексагональды кристалдарда (А2) сырғанау жазықтығы базис (0001) жазықтығы, ал сырғанау бағыты базис жазықтығындағы а1, а2, а3 үш осьтерінің бірі болады. (1.6.-сурет)

Көптеген зерттеулердің нәтижелеріне қарағанда, бұл сырғанау жүйесі бойынша кристалдардағы ығысу тек бұл жүйеде әсер ететін ығыстыратын кернеу  белгілі критикалық мәніне к жеткенде ғана болады. Бұл кернеуді критикалық ығыстыратын кернеу деп атайды. Бірнеше таза металдың монокристалдардағы ығысу критикалық кернеулердің мәні 2.1.-кестеде берілген.

2.1.-кесте




Cu

Ag

Ni

Mg

Zn

Cd

Қоспа мөлшері

Сырғанау жазықтығы

Сырғанау бағыты

Критикалық ығыстыру кернеуі, н/м2.............

10-3

(111)



106

10-4

(111)



6·105

2·10-3

(111)



5,8·105

5·10-4

(0001)



8,3·105

4·10-4

(0001)



9,4·105

4·10-5

(0001)



5,8·105


Кестеге қарағанда, ең пластиктивті монокристалдардың критикалық ығыстыратын кернеуі 106Н/м2 (0,1кг/мм2) шамасынан аспайды екен.

Критикалық ығысу кернеудің шамасы кристалдарды алдын-ала деформациялау шамасына тәуелді, деформация өскен сайын кернеу де өседі. Мысалы, Мg монокристаллын 350% деформацияласақ, критикалық кернеу к 25 есе өтеді. Одан да көп шамаға куб жүйелі кристалдардың (алюминий, мыс, никель, т.б.) беріктілігі өседі.

Кристалдардың беріктелінуі, кристалдың ішінде атомдардың орын ауыстыру нәтижесінде кристалдың бір бөлігінің екінші бөлігімен орын ауыстыруы кристалдың ішкі энергиясының өзгеруіне алып келеді. Бұл құбылысты зерттеген эксперимент нәтижелеріне қарағанда, қатты дененің пластикалық деформациялануы оның ішкі энергияның өсуі 2.2.- кестеде берілген. Егер бұл энергия жылуға айналғанда онда металдың температурасы бірнеше градусқа көтерілген болар еді.

2.2.-кесте

^ Жұтушы энергиясы, Дж/кг

Алюминий

Мыс

Темір

Никель

Латунь

Металдардың деформация барысында

4,6·103


2,1·103


5,0·103


3,3·103


2,1·103



Пластикалық деформация қайтымсыз атомдардың ығысуымен және кристалдың бір бөлігінің екінші бөлігінен ығысуымен байланысты болғандықтан, кристалда энергияның жинақталған шамасы кристалдағы қалдық кернеудің энергиясын береді, бұл энергия кристалл торының серпімді бұзылған бөлігінде пайда болады. Суық деформацияланған кристалда ішкі энергияның өсуі кристалдың термодинамикалық күйінің кристалды күйдірген кездегі термодинамикалық күйіне қарағанда кристалды тұрақсыздыққа алып келеді. Бұл жағдай кристалды тепе-теңдік тұрақты күйге алып келетін процестердің пайда болып және оның дамуына алып келеді. Ондай процестерді демалдыру және рекристаллизация деп атайды. Кристалды демалдыру кезінде бұзылған торлардағы атомдарда ішкі энергия таралып, бұл атомдар өзінің бастапқы орнына оралады. Бұл процесс жүргенде кристалл құрылымында көрінетіндей өзгерістер болмайды және пластикалық деформацияның арқасында алынған беріктеліну жартылай немесе толық алынады. Демалу диффузионды процеспен өтеді, демалу кезіндегі процесс жылдамдығы температураға және деформация энергиясына тәуелді. Балқу температурасы төмен металдарда (қалайы, қорғасын, кадмий, мырыш, т.б.) бөлме температурасының өзінде демалу елеулі жылдамдықпен өтеді.

Абсолют температура шкаласы бойынша балқу температурасының жобамен төрттен бір бөлігіне тең температурада деформация арқылы беріктелінген кристалдың беріктілігін төмендететін басқа да процесс интенсивті жүре бастайды, бұл процесті рекристаллизация деп атайды. Бұл процестің кристалл құрылымында елеулі өзгеріс бермейтін демалу процесінен ерекшелігі, рекристаллизация процесі барысында ішкі кернеуден тәуелсіз үлгіде жаңа кристалл өседі. Бұл кристалдың өсу орталығы бірінші ретте артық еркін энергияға бай, торы ең жоғары бұзылған нүктеде пайда бола бастайды. Сонымен үлгінің микроқұрылымы толығымен өзгереді. Жалпы жағдайда, монокристалды күйден поликристалды күйге өтуі мүмкін. Дефформация кезінде жинақталған энергия рекристаллизация процесі кезінде жылу энергия түрінде кристалдан шығады.


^ Механикалық екілену

Пластикалық деформация екілену арқылы да өтуі мүмкін. Екілену екілену жазықтығына параллель бірдей ара қашықтыққа бірінің артынан бірі тордың бір бөлігінің ығысуы арқасында болады. Кристалдың екіленуін схема түрінде көрсетуге болады (2.4.-сурет). Бұл суретте АЕСDА кристалдық екілену схемасы берілген; АВСDА деформацияланбаған кристалдың бөлігі, ал ВЕСВ екіленген кристалдың бөлігі, ВС-екілену осі. «Крест» белгісімен белгіленген екілену - алдыңғы атомдардың орналасқан орны. Екіленген осьтен өтіп, кристалдың бұзылмаған бөлігін бұзылған бөлігінен ажыратып тұратын жазықтықты екілену жазықтығы деп атайды. Екілену кездегі 11 атомдар жазықтығы ВС екілену жазықтығынан ығысуы атомдар ара қашықтығының бір бөлігі, ал 22 дәл сол арақашықтыққа 11 жазықтықтан ығысқан жазықтық, яғни екілену ВС жазықтықтан екі есе шамасына ығысқан жазықтықты көрсетеді, сол сияқты басқа да атомдардың ығысқан жазықтықтарын көрсетуге болады (33, 44, т.б.).



2.4.-сурет

Басқаша айтқанда, екілену жазықтығына параллель әрбір атомдар жазықтығы өздерінің бойымен екілену жазықтығының ығысу шамасына пропорционал ығысып отырады. Соның арқасында кристалдың екіленген бөлігіндегі атомдар кристалдың деформацияланбаған бөлігінің айнада шағылысқан құрылым көрінісін береді.

Екілену сырғанау секілді тек белгілі кристаллографиялық жазықтықтарда дамиды. Мысалы, жақ центрленген куб торлы (А1) кристалдарда екілену (112) жазықтығында, ал гексагоналды кристалда (А2) () жазықтықта болады. Екілену үшін жанама кернеу белгілі критикалық кернеу шамасына жеткенде пайда болады. Екілену процесі өте жылдам өтеді және бұл процестің арқасында өзіне характерлі сызаттар пайда болады. Екілену кезінде жазықтағы атомдардың ығысуы аса елеулі болмағандықтан, қалдық деформацияға үлесі аса үлкен болмайды. Мысалы, мырыштың толық екілену бағытқа көшкендегі үлгісінің ұзындығы 7,39% -ға өскені анықталған. Сондықтан сырғанау арқылы пластикалық деформация жасайтын кристалдарда жалпы деформацияға екіленудің үлесі аса елеулі болмайды. Сырғанау деформациясы дамымайтын валентті кристалдардағы қирау алдындағы елеусіз деформация екіленуінің арқасында пайда болады. Гексагональды кристалдардағы сыртқы күш бағытына қолайсыз орналасқан кристаллиттер екіленудің арқасында өзінің бағытын өзгертіп, сырғанаудың арқасында қалдық деформацияға елеулі үлесін қосады.


^ 1.7 Кристалдар ығысуының практикалық және теориялық беріктілігі


Кристалдың пластикалық ағуының негізгі механизмі - ығысудың (сырғанаудың) пайда болуы. Көп уақытқа дейін бір мезгілде барлық сырғанау жазықтарда кристалдың бір бөлігі екінші бөлігінен ығысудың арқасында болады деп келген (2.5.-сурет).




2.5.-сурет

Мұндай ығысу болуына қажетті тангенциалды кернеуді жобамен есептеп көрейік. Бұзылмаған тордың екі жағын бір-біріне параллель жазықтықтағы атомдар минимальды потенциал энергияға ие орындарында орналасқан болады. Олардың бір-бірімен әсерлесу күші нольге тең болады. Бір атом жазықтығының екінші атом жазықтығынан ығыса бастағанда ығысуға қарсы және тепе-теңдікті орнатуға жанама күш пайда болады. Бұл күштерге ығысуға тәуелді синусоидалы заңды қолданайық (2.6.-сурет), яғни ығысуға қарсы кернеуді мынадай түрде жазамыз:

(2.3)

мұндағы, х-тепе-теңдік орнынан атомның ығысқан шамасы, А-тұрақты.



2.6.-сурет

Атомның ығысқан шамасы кіші, аса үлкен болмағанда болады, сондықтан

(2.4)

Екінші жағынан, ығысу аз болғанда Гук заңы орындалады, яғни

(2.5)

мұндағы, G-ығысу модулі, d – жазықтықтар ара қашықтығы.

(2.5.) және (2.6) қатынастардан мынаны жазуға болады:

(2.6)

Онда (2.7)

болғанда,  максимал мәнге ие болады: (2.8)

в=d деп есептесек, мынаны аламыз: (2.9)

Сонымен кристалдың бір бөлігін екінші бөлігінен сырғанататын кернеу ығысу модулінің жобамен оннан біріне тең екен. Атомдар арасындағы байланысты дәлірек есептегенде, алынған нәтиже елеулі өзгеріс бермейді. -ның төменгі мәні G/30-ға тең. Бірнеше кристалдардың теориялық және нақты (эксперименттен анықталған) беріктілігі 2.3.-кестеде көрсетілген.

2.3-кесте




тәжірибелі, х106 н/м2

G, х1010 н/м2

теориялық, х103 н/м2

G/2

G/30

Мыс....................

Күміс..................

Никель...............

Темір..................

Магний..............

Мырыш..............

Кадмий..............

1

0,6

5,8

29,0

0,8

0,9

0,6

4,62

2,91

7,80

6,90

1,77

3,78

2,64

7,35

4,55

12,40

11,00

2,80

6,00

4,20

1,54

0,97

2,60

2,30

0,59

1,26

0,88


Бұл шамаларды салыстырғанда кристалдардың нақты ығысуға беріктілігі 3-4 қатарға теориялық есеппен алынған беріктіліктен төмен екендігін көруге болады. Бұл нақты беріктіліктің теориялық беріктілікке сәйкес келмеуінен кристалдағы барлық жазықтықтарда бір мезгілде атомдардың бірінен-бірі ығыспайтындығына алып келеді, әрбір ығысу мерзімінде кристалл бөліктерінің ығысуында барлық атомдар қатыспай, тек аз мөлшердегі атомдар қатысады деген механизмді ұсынған дұрыс деген ойды тудырады. Бұл ұсыныс, яғни атомдардың ығысу механизмі кристалдардың пластикалық ағуына дислокациялық теорияның дамуына алып келді.


^ Дислокация жөнінде жалпы түсінік

Пластикалық ағудың дислокациялық теориясы кристалл құрылымының бұзылған жерінен сырғанау процесі басталып, ығысу жазықтығымен таралады, әрбір уақыт мерзімінде бұл бұзылған жердің орын ауыстыруы үшін аса көп емес атомдарды қамтиды деген көзқарасқа негізделген. Кристалл құрылымының мұндай түрде бұзылуын дислокация деп атайды. Негізгі дислокация түрлерін қарастырайық.

Сызықты дислокациялар. Кристалдың АВСD жазықтығының АНЕД бөлігінде векторы бағытында сырғанау болды дейік (2.7.-сурет).



2.7.-сурет

А
Сырғанау (ығысу) векторы

Дислокацияның орын ауыстыру бағыты
НЕД сырғанау жазықтығының екі жағындағы атом жазықтықтары в ара қашықтыққа бірінен-бірі сырғанау бағытына ығысады. Сырғанау процесі өткен АНЕД кристалдың бөлігін сырғанау әлі болмаған НВСЕ кристалл бөлігін шектейтін НЕ сызықты дислокация сызығы деп атайды, ал векторын ығысу векторы деп атайды. Бұл вектор кристалдың АНЕД бөлігінің сырғанау дәрежесін сипаттайды. Дислокация сызығына перпендикуляр жазықтықтағы атомдардың орналасуын схема түрде көрсетуге болады (2.8.-сурет).



2.8.-сурет

Кристалдың АНЕД бөлігінде ығысу болғандықтан, тордың жоғары жағында бір атом жазықтығына (ОМ жазық) тордың төменгі жағындағыға қарағанда артық болады. Сол себепті ығысу жазықтық үстіндегі 1 атом қатары ығысу жазықтық астындағы 2 атом қатарынан бір атом қатарына артық. «О» нүктесіндегі (дислокация орталығы) жоғарғы жазықтағы атомдар ара қашықтығы нормал ара қашықтықтан кіші (тор сығылған), ал «О» нүктесінің төменгі қатардағы атомдар арасындағы нормал ара қашықтықтан үлкен (тор тартылған) болады. Дислокацияның орталығынан, яғни «О» нүктесінен оңға және солға, жоғары және төмен қозғалғанда тордың бұзылу дәрежесі төмендеп, «О» нүктесінен белгілі бір ара қашықтықта кристалдағы атомдардың торда орналасуы бұрынғы дислокация жоқ кездегі қалпына келеді. Схема жазықтығына перпендикуляр бағытта дислокация барлық кристалдан немесе кристалдың бір бөлігіне дейін өтеді.

Сонымен, сызықты дислокацияның сипаттамасына кристалл торының бір бөлігінде «артық» ОМ атом жазықтығы жатады екен. Сондықтан сызықты дислокацияның пайда болуын торды ығыстырып, қосымша атомдар жазықтығын енгізу процесі деп қабылдауға болады. Бұл жазықтықты экстра-жазықтық деп атайды. Егер атом жазықтығы тордың жоғарғы жағына енгізілсе, онда сызықты дислокацияны оң таңбалы деп (2.8. а-сурет), ал егер қосымша жазықтық тордың төменгі жағына енгізілсе, дислокация теріс таңбалы деп аталады (2.8. б-сурет). Ығысу векторы тордың тұрақтысына тең болса, онда дислокацияны бірлік дислокация немесе бірлік қуатты дислокация деп атайды. Кристал көлденең қимасынан бірлік дислокация өтсе, онда кристалдың бір бөлігі екінші бөлігінен «в» шамасына ығысады. Оң таңбалы дислокацияның солға қозғалуындағы кристалл торы бөлігінің ығысуы теріс таңбалы дислокацияның оңға қозғалғандағы кристалл тор бөлігінің ығысуына сәйкес келеді (2.8. а, б-сурет).



2.9.-сурет

Бұрандалы дислокация. АВСD ауданда вектор бағыты бойынша аяқталмаған бірлік ығысу болды дейік (2.9. а-сурет). АD – ығысудың шегі болсын. Ақ дөңгелекпен сырғанау жазықтықтың үстіндегі атом жазықтығындағы атомдардың орны, ал қара дөңгелекпен сырғанау жазықтықтың астындағы атомдардың орны белгіленген (2.9. б-сурет). Кристалдың деформацияланбаған (торларының ығыспаған бөлігінде) бөлігінде, яғни АD шекараның сол жағында жатқан атомдар бірінің үстіне бірі орналасқан (ақ және қара дөңгелек бір-біріне қосылған). Кристалдың оң жағы, яғни бір атом ара қашықтығына ығысқан жағында ЕН-нен оң жақта орналасқан атом жазықтығындағы атомдарда бірінің үстіне бірі орналасқан болады. Жұқа АДЕН жолақта жоғары жазықтықтағы атомдар төменгі жазықтықтағы атомдардан ығысқан болады және ығысу мөлшері АD шекарадан алшақтаған сайын ұлғая береді. Бұл ығысу ығысқан жерінде локальды торды бұзады, мұны бұрандалы дислокация деп атайды. АD шекараны дислокация осі деп атайды. Бұрандалы дислокация деп аталуын 2.10.-сурет арқылы түсіндіруге болады. а атомнан в, c, d, e, т.б. бұрандалы дислокация қасында қозғалу бұранда сызығы бойымен өтеді (2.10. б-сурет). Сол және оң болып бұрандалы дислокация екіге бөлінеді (2.11.-сурет). Бұрандалы дислокацияның қарама-қарсы бағытта қозғалуы кристалдың бір бағытта ығысуына алып келеді.



2.10.-сурет

Сызықты және бұрандалы дислокацияларды салыстырғанда (2.7.-сурет және 2.9.а-сурет) сызықты дислокация ығысу векторына перпендикуляр, ал бұрандалы дислокация бұл векторға параллель екені, сызықты дислокацияның қозғалуы ығысу векторы бойымен, ал бұрандалы дислокация қозғалуы бұл векторға перпендикуляр қозғалатыны көрініп тұр.



2.11.-сурет

Қазіргі кезде дислокацияларды көретін эксперименталды тәсілдер құрастырылған. 2.11. а-суретте платиналық фталоцианның жұқа пленкасынан, электрон-микроскоп арқылы, түсірілген кескіннің схемалық көрінісі берілген, ал 2.11 б-суретте арнайы тәсілді қолданып, мыс сульфиді кристаллының көрінісі көрсетілген. Бұл суреттегі қара жолақтар атом жазықтықтарының орнын көрсетеді. Платиналық фталоционинаның атом жазықтары 12 А ара қашықтықта, ал мыс сульфидінің ара қашықтығы – 1,88 А. Суретте сызықты дислокацияны құрайтын кристалл ішіндегі экстражазықтар жақсы көрінеді. Бұл суреттердің көрінісі толығымен теория негізінде көрсетілген дислокация көрінісімен (2.7.-сурет) толық сәйкес келіп тұр. Кристалл бетіне дислокацияның шығуын әр түрлі ерітінділер көмегі тәсілімен көруге болады. Арнайы алынған ерітінді бірінші, торы бұзылған кристалл бөлігін ерітеді, себебі ол жер артық энергияға ие. Сондықтан химиялық активтігі жоғары болады. Кристалдың актив бетті дислокацияның кристалл бетіне шығатын жері болады. Мысал ретінде 2.12. -суретте ерітілген германий кристаллы бетінің суреті көрсетілген. Дән шекарасында орналасқан қара дақ нүктелер дислокацияның кристалл бетіне шыққан орнын көрсетеді.



2.12.-сурет

Дислокацияны қозғалтуға қажет болған күштер



2.13.-сурет

S сырғанау жазықтығында орталығы «О» нүктеде, шегінде «а» және «к» нүктелері бар сызықты дислокация орналасқан дейік (2.13. а-сурет). Тепе-теңдік күйде дислокацияға тордың әсер ететін күші нольге тең. Шынында күштің нольге тең екендігін ролик моделі арқылы түсінуге болады (2.14.-сурет).



2.14.-сурет

Жоғарғы қатардағы, төменгі қатардағы роликтердің ойшығында орналасқан екі роликтің арасында құрылым бұзылған болсын, яғни АВ аралықта бұрын 6 ролик орналасқан болса, енді тек 5 ролик орналасқан. Құрылымның мұндай өзгеруі 1, 2, 4, 5 роликтерді тұрақты тепе-теңдікке алып келуге ұмтылатын күштерді тудырады (Ғ1, Ғ2, Ғ4, Ғ5). 1, 5 және 2, 4 роликтерге әсер ететін күштер бір-біріне тең (Ғ1= Ғ5, Ғ2= Ғ4) және бір-біріне қарама-қарсы бағытталған. Сондықтан, егер жоғарғы қатардағы роликтерді серпімді лентамен қоссақ (лента байланыс күштің ролін атқарады), онда Ғ1 және Ғ5, Ғ2 және Ғ4 күштер бірін-бірі компенсациялайды, яғни жүйе тепе-теңдік күйде болады.

Осы сияқты схема түрде көрсетілген (2.13. а-сурет) жағдай дислокацияда болады: «О» дислокация орталығынан симметриялы орналасқан жоғарғы қабаттағы атомдар арасындағы әсер ететін күштер бір-біріне тең (Ғв= Ғj, Ғc= Ғi, Ғd= Ғn, Ғe= Ғg ) және бағыттары қарама-қарсы болады (2.13. б-сурет). Сондықтан бұл күштердің қосындысы нольге тең, яғни дислокация тепе-теңдікте болады. Бірақ сырғанау жазықтығында дислокацияның шамалы ығысуы, дислокация орталығынан атомның симметриялы орналасуы бұзылады, соның арқасында дислокацияның қозғалуына кедергі жасайтын күш пайда болады. 2.14.-суретке қарағанда, бұл күш аса үлкен болмауы керек, себебі 1, 2 роликтердің жаңа тепе-теңдік күйге өтуіне 4, 5 роликтер жағынан әсер етеді, яғни олардың жаңа тепе-теңдік тұрақты орынға өту әсерінің астында болады. Есептерге қарағанда, дислокацияны қозғалтуға қажет болған жанама кернеу мынаған тең:

(2.10)

мұндағы, G-ығысу модулі, -Пуассон коэффициенті, в- ығысу бағытындағы атомдар ара қашықтығы, d-жақын орналасқан сырғанау жазықтар ара қашықтығы, 0-теориядан есептелген критикалық ығыстырушы кернеу. в= d және =0,3 деп есептесек, 03·10-4 G аламыз. Бұл 0 мәні тәжірибеден анықталған к-ның мәніне сәйкес келеді. Сонымен дислокация теориясы кристалдың ығысуға беріктілік мәндеріндегі теориялық және практикалық мәндері арасындағы қайшылықты жойды.

1   2   3   4   5



Похожие:

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Каржылық есеп берудің тұжырымдамалық негізі
...
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе 5 1 тарау. Қоғамдық қауіпсіздікке қарсы қылмыстардың жалпы сипаттамасы
Кіріспе 5
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны кіріспе 3 i-тарау
Кіріспе 3
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Аминдер

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconКіріспе 4 І әдебиеттерге шолу
М.Әуезов. Біздің халқымыздың тәрбие тәсілдері мен тәжірибелері көп. Халқымыздың ғасырлар бойы қалыптасқан салт-дәстүр, әдет-ғұрып...
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconКіріспе 4 І әдебиеттерге шолу
М.Әуезов. Біздің халқымыздың тәрбие тәсілдері мен тәжірибелері көп. Халқымыздың ғасырлар бойы қалыптасқан салт-дәстүр, әдет-ғұрып...
Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе і-тарау. Ежелгі түркілердің дипломатиясы

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Мазасыздану феноменінің теориялық қалануы

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Мазасыздану феноменінің теориялық қалануы

Мазмұны Кіріспе І – Тарау; Әдебиеттерге шолу iconМазмұны Кіріспе І тарау. Мазасыздану феноменінің теориялық қалануы

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©kzbydocs.com 2000-2015
При копировании материала укажите ссылку.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов