Cтраница 2
Процедура эта корректна, но громоздка. Кроме того, точный вид выражения для dV / dt усложняется за счет взаимодействия вакансий вблизи источников и стоков. [16]
В этих экспериментах с алюминием закаленные образцы обнаружили Начальное упрочнение, которое можно было объяснить, как указали Маддин и Коттрелл, либо закалочными напряжениями, либо появлением порогов в результате закалки. Существуют и другие возможные объяснения, например частичное старение во время закалки, а также взаимодействие диспергированных вакансий с дислокациями. Объяснение упрочнения частичным старением имеет то преимущество, что довольно низкая энергия активации миграции вакансий, около 0 6 эе, и довольно медленная скорость охлаждения ( размер образца был достаточно большой) действительно могут способствовать некоторому старению. [17]
Уменьшение искажений решетки обусловлено выходом вакансий и водорода. Повышение плотности дислокаций может быть вызвано коагуляцией подвижных вакансий и образованием дислокационных петель при захлопывании вакансионных дисков или взаимодействием вакансий с винтовыми дислокациями. [18]
Вакансии притягиваются друг к другу. Это объясни ется тем, что при их сближении уменьшается число разорванных связей при образовании вакансий. Тогда z атомов, соседних с вакансией, не используют z своих связей. Взаимодействие вакансий приводит к образованию имеющих очень большое значение дефектов так называемых дислокаций. Дислокация по-английски означает сдвиг, смещение. [19]
Однако концентрация вакансий в деформированной после закалки стали может быть существенно выше. Взаимодействие дислокаций с вакансиями в принципе аналогично взаимодействию первых с примесными атомами. Правда, деформация была сравнительно небольшой - 5 %, но полученные данные делают достаточно обоснованным заключение, что блокирование дислокаций вакансиями в процессе деформационного старения железа дает несравненно меньший эффект, чем блокирование азотом и углеродом. Взаимодействие вакансий с примесными атомами может быть двояким. Если концентрация примесных атомов и вакансий сравнительно мала ( старение после деформации, например, в нормализованном или отожженом состоянии), то вакансии могут захватывать эти атомы, удерживать их у себя или мигрировать вместе с ними ( но уже с меньшей скоростью) к дислокациям, В конечном счете это приводит к сохранению части атомов азота и углерода вне района дислокаций. [20]
Выше предполагалось, что вакансии остаются без изменения после прохождения дислокации через кристалл. Это было бы не так, если бы температура при деформации была настолько большой, что имела бы место миграция вакансий вдоль дислокаций, или дислокация двигалась бы так медленно, что тащила бы за собой вакансии. В таких случаях моновакансии могли бы образовываться пороги на движущихся дислокациях ( если дислокации не являются растянутыми), причем в результате диффузии происходила бы конденсация вакансий в скопления вдоль дислокаций с образованием сверхпорогов в случае, когда дислокации растянуты. С этих позиций взаимодействие вакансий с дислокациями было впервые рассмотрено Коттреллом [79], Кульман-Вильсдорф, Маддином и Вильсдорфом [58], причем более детально Кульман-Вильсдорф и Вильсдорфом [80], которые создали подробную теорию вакансионно-дислокационного взаимодействия. [21]
Лучше подходит вакансионная модель. При определенных условиях, часто реализуемых практически ( например, после закалки), в металлах возникает избыточная концентрация вакансий. Поскольку граница зерна действует как сток, диффундирующие к поверхности раздела вакансии ( при наличии взаимодействия) тянут за собой примесные атомы. Результат этого движения определяется энергией взаимодействия вакансий с атомами примеси и конкурирующим процессом - аннигиляцией вакансий на границах, приводящей к уменьшению свободной энергии. [22]
Кроме скольжения дислокаций и двойникования, деформация приводит к ротационным процессам переориентировки одних областей монокристалла относительно других. Экспериментальное исследование показывает [198, 203], что процесс переориентировки носит черты фазового превращения первого рода - протекает зарождение и рост областей измененной ориентировки, которые проявляют себя как участки новой фазы, обладающие сложной дефектной структурой. В настоящем пункте будет показано, что по мере деформирования кристалла протекает цепь переориентировок такого рода. Она состоит в циклическом повторении процессов возрастания плотности хаотических дислокаций, их выстраивания в границы разориентировки и рассыпания этих границ в ансамбль хаотических дислокаций. Таким образом, в отличие от предыдущего параграфа, где взаимодействие вакансий и дислокаций приводило к автокаталитическому нарастанию их плотностей и последующему зарождению коллективной моды, здесь синергетическое поведение системы дислокация граница проявляется как автоколебательный режим, присущий экологической системе хищник-жертва. [23]