Свойства дислокации

Одно из основных понятий в теории дислокаций – линия дислокации – воображаемая линия в кристалле, вдоль которой концентрируется максимальное искажение решетки; может быть прямой, иметь перегибы, ступеньки. Особенность заключается в том, что она никогда не заканчивается в кристалле, а выходит на его поверхность, замыкаясь на себя, образуя петлю, или на другие линии дислокации.

Число дислокаций в кристалле оценивается их плотностью, под которой понимается число линий дислокаций, пересекающих единицу площади (1 см²) кристалла. Практически определяется путем подсчета числа так называемых ямок травления, образующихся в точках выхода линий дислокации на поверхности кристалла при травлении его подходящими реагентами. В реальных кристаллах плотность дислокаций достигает очень больших значений и редко бывает меньше 10⁴ – 10⁸ на 1 см².

Причины – механические напряжения (сдвига, изгиба, среза), термические напряжения, скопления вакансий.

Одним из важных свойств дислокаций является их способность к движению и размножению в процессе этого движения – под влиянием внешних напряжений, например, приложенных к кристаллу нагрузок. В связи с этим, опыт показывает, что те напряжения, при которых происходят деформации и разрушение реальных монокристаллов, т.е. их реальная прочность оказывается в 10²…10⁴ раз меньше теоретической прочности кристалла, не содержащего дефектов.

Изменяя тем или иным образом число и свойства дислокаций, можно влиять на прочность кристаллических тел. Например, так называемые нитевидные кристаллы некоторых веществ (диаметром 1-2 мкм), свободные от дислокаций, в сотни и даже тысячи раз прочнее обычных кристаллов. Получены нитевидные кристаллы графита, сульфидов, карборунда, оксидов магния, бериллия, алюминия и др. Армирование этими кристаллами других материалов позволяет получать высокопрочные конструкционные материалы, обладающие высокой огнеупорностью и химической стойкостью.

Однако, получение кристаллов без дислокаций – не единственный метод упрочнения материалов. Повышенной прочностью обладают не только кристаллы без дислокаций, но и кристаллы с повышенной плотностью дислокаций. Например, известен метод упрочнения металлов за счет их механической обработки в холодном состоянии – «наклеп». В результате плотность дислокаций резко увеличивается, а прочность повышается за счет того, что отрицательное влияние на прочность материала оказывает не присутствие дислокаций, а способность их передвигаться, и, если затормозить движение дислокаций, - прочность повыситься.