1.7. ДИСЛОКАЦИИ И МЕХАНИЗМЫ ИХ ДВИЖЕНИЯ НА СТАДИИ БОЛЬШИХ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ

уменьшается в теле субзерен и увеличивается по их границам [15]. Объяснение механизмов пластической деформации за счет только движения единичных дислокаций на такой стадии развития де­ формированной структуры становится практически невозможным.

Для понимания механизмов больших степеней пластической

друг другу до полного их совпадения и свариваются по плоскости АО'ОВ (рис. 1.22, а). В результате выполненной операции в ци­ линдре возникли кольцевые напряжения растяжения, симметрич­ ные относительно оси 0 0 ' Мы ввели в цилиндр клиновую поворот­ ную положительную линейную дислокацию, которая получила также и другое название — дисклинация.

Для получения отрицательной дисклинации цилиндр разрезают по плоскости АО'ОВ, а берега разреза насильственно разворачивают относительно оси 00' на угол со и образовавшуюся щель заполняют материалом в форме клина. В цилиндре возникают кольцевые на­ пряжения сжатия, симметричные относительно оси 0 0 ' В цилиндр введена отрицательная дисклинация.

Чтобы не исчезла общность метода получения поворотных и трансляционных дислокаций, укажем, что, раздвигая берега разреза относительно плоскости АО'ОВ на вектор смещения b так, чтобы они оставались параллельными, и заполняя образовавшуюся щель материалом, мы получим линейную трансляционную дислокацию, а при скользящем сдвиге берегов разреза друг относительно друга вдоль оси г на вектор b — винтовую трансляционную дислокацию. Во всех рассмотренных случаях берега разреза не деформируются.

Инвариантными характеристиками дисклинаций являются: пространственное расположение линии дисклинации (00' на

для кристаллов размером порядка 10_3 см. Естественно, что с такой высокой энергией полная дисклинация существовать в кристаллах во времени не может. Имеются, однако, производные от полной дис­ клинации, в которых за счет существенно меньшей удельной энергии отсутствуют энергетические препятствия для устойчивого сущест­ вования в кристаллах. Из таких производных назовем частичную дисклинацию и дисклинационный диполь, также состоящий из частичных дисклинаций разных знаков.

В совершенной дисклинации вектор поворота должен соответст­ вовать симметрии кристалла, т. е. поворот должен осуществляться на угол (о = 60° в кристаллах с осью симметрии шестого порядка и на угол со = 90° в кристаллах с осью четвертого порядка. Такие по­ вороты, однако, сильно влияют на энергию прямой дисклинации, пропорциональную, как это следует из (1.79), величине со2/?2.

В реальных условиях наблюдаются несовершенные (частичные) дисклинации, образующиеся, когда повороту берегов разреза при меньшем значении со препятствуют барьерные плоскости, роль ко­ торых играют, например, двойниковые границы типа {111}. Эффект действия такого препятствия увеличивается, когда с линией дискли­

совпадающие в плоскости АО'ОВ (рис. 1.22), приложенными силами разворачивают на угол со, затем осуществляют также насильственный обратный поворот части плоских берегов вокруг точек В' и В" на углы со/2 (рис. 1.23, а). Оставшуюся щель п'В'АВ"п" заполняют материалом, а поверхности соприкосновения обратно повернутых частей берегов и вставленного материала сваривают. После упругой релаксации напряжений в теле стабилизируются две параллельные клиновые дисклинации разных знаков ААг и ВВХ (рис. 1.23, б).

Уменьшение энергии диполя по сравнению с единичной дисклинацией происходит за счет взаимного экранирования полей напряже­ ний в соседних дисклинациях разных знаков. Наибольший эффект снижения энергии наблюдается при образовании квадруполей (двой-

ных дисклинационных диполей). Строение такой системы дисклинации ясно из рис. 1.24. Удельная энергия квадруполя

нациях можно найти в работе [47]. Здесь же отметим лишь, что эле­ ментарный акт движения дисклинации (ось дисклинации движется вместе с поворотной осью) осуществляется за счет испускания или поглощения (в зависимости от знака дисклинации) дислокаций.

В качестве остающегося следа движения, например частичной дисклинации, образуются дислокационные границы различной мощ­ ности. В месте, где прекратилось движение дисклинации, под элект­ ронным микроскопом обнаруживается оборванная межкристаллитная дислокационная граница. Сдвигового смещения в результате прохождения дисклинации не происходит, а осуществляется пласти­ ческий разворот прилегающих кристаллических областей по обе стороны от остающейся дислокационной границы на угол ротации со, который может достигать 8—10° и более.

’Линейными дефектами, вызывающими наблюдаемый под элект­ ронным микроскопом взаимный разворот блоков, являются, таким образом, частичные дисклинации, движение, размножение и ветвле­ ние которых приводит к фрагментации и разориентировке соседних

субзерен. Значительный взаимный разворот соседних субзереи может объяснить механизм образования трещин на стадии значительной пластической деформации [55]. Однако только ротационная часть пластической деформации не может объяснить той количественной макроскопической картины накопления пластической деформации, которая наблюдается в эксперименте. В связи с этим можно рассмот­ реть и другую возможную роль дисклинаций при пластической де­ формации. В работе [104] обоснована возможность пластической

нации к положительной (в том смысле, что отрицательная дисклинация диполя испускает дислокации, а положительная дисклинация их поглощает).

Роль дисклинаций в инициировании пластического сброса ста­ новится более понятной при ознакомлении со следующей стороной рассматриваемого явления. Дисклинационная часть пластической деформации осуществляется за счет роста площади вновь образован­ ных дислокационных межблочных границ и степени их взаимной разориентировки со, что приводит к изменению поверхностной энергии границ, а следовательно, и всей системы. В процессе роста вектора ротации со энергия дислокационных границ сначала возрастает, а затем, начиная с некоторых углов, резко падает. При этом (т. е. при росте со) возбужденные ядра дислокаций в пограничной полосе сдав­ ливаются, что приводит к слиянию дислокаций. В результате обра­ зуются совершенные большеугольные границы (БУГ) межзеренного типа с минимальной поверхностной энергией. Движение частичных дисклинаций, приводящее к образованию БУГ и сопровождающееся уменьшением поверхностной энергии, осуществляется с отрицатель­ ным коэффициентом деформационного упрочнения. Все это создает условия для лавинного дисклинационного пластического сброса [84].

Таким образом, на стадии больших пластических деформаций в количественном их накоплении и возникновении деформированной структуры большую роль кроме трансляционных дислокаций начи­ нают играть клиновые дисклинации, а также возрастает значение механизма пластических сбросов.