Плотность дислокаций — это показатель суммарной протяженности линий дефектов на единицу объема кристалла. Измеряется в см/куб. см. Также параметр определяется количеством линий дислокаций на единице поверхности кристалла.
Критерии плотности дислокаций
Пластическая деформация металла приводит к повышению его прочности и объясняется ростом количества дефектов кристаллической структуры, в том числе:
- дислокаций;
- вакансий;
- междоузельных атомов.
Повышение плотности дефектов кристаллической структуры затрудняет образование новых и движение дислокаций существующих, что в свою очередь увеличивает сопротивление деформации и снижает пластичность материала. Плотность дислокаций влияет и на другие свойства материалов — оптические электропроводящие. Они увеличивают усредненный показатель диффузионной скорости в кристалле, способствуют быстрейшему старению материалов. Снижается и химическая устойчивость материала.
Пластические деформации структуры при обработке металла
Рассматривая микрошлифы, можно наблюдать кристаллическую массу, искаженную несвободной кристаллизацией. При пластической деформации металла плотность дислокаций и нерегулярность рельефа поверхностных слоев поликристаллической структуры вызывает неоднородное напряжение, в результате которого в нем образуются трещины.
При нагрузке на растяжение внутри такого материала складывается такая же зависимость, как и в каждом монокристалле, если бы на него оказывалось подобное влияние по отдельности. Из-за хаотичной ориентации зерен в поликристаллах нагрузка распределяется неравномерно, деформируются они неоднородно.
Движение дислокаций
Дислокациям свойственно сравнительно легкое передвижение по кристаллу, оно получило название «скольжение», а плоскость, в которой они перемещаются, принято называть плоскостью скольжения. Процессу скольжения не сопутствует перенос массы, он проходит под действием малых касательных напряжений.
Чтобы вызвать скольжение, необходимо создать механическое напряжение силой, равной критическому напряжению, провоцирующему пластическую деформацию структуры кристаллов, что доказывает ее связь с движением дислокаций.
Изменения происходят в первую очередь в позитивно ориентированных зернах, имеющих систему легкого скольжения. На начальном этапе фиксируется легкое скольжение в сопровождении длинных тонких линий, при этом дислокации имеют большую энергию, доходя до границ зерен, где тормозятся и образуют скопления. Переползание дислокаций как правило происходит при длительном воздействии высоких температур нагрузки, когда процесс характеризуется высокой диффузионной подвижностью атомов.
Принцип образования кристаллизованных структур лежит в основе технологии производства поликристаллических металлов литьем, а в природе он заложен в процессе образования ряда горных пород.
