Вектор Бюргерса считается важнейшей характеристикой кристаллической решетки, показывающей уровень ее деформации. С его помощью описываются следующие параметры дислокации:
- величина сдвига;
- энергия;
- вид;
- прилагаемая сила.
Построение вектора
Вектор Бюргерса определяется с помощью геометрических построений. От отдельного атома А вокруг дислокации, обозначающейся на чертеже как ось СД (причем, точку Д располагают за плоскостью создаваемого чертежа), произвольно вычерчивается замкнутый контур Бюргерса: от атома к атому, по краям дислокации, расположенной перпендикулярно плоскости рисунка. Затем создается такая же схема для идеального кристалла без дислокации, при этом можно наблюдать тот факт, что контур оказывается незамкнутым. Недостающее звено и является контуром Бюргерса.
По аналогичному алгоритму выполняется построение и для винтовой дислокации. Причем наблюдается следующая закономерность расположения векторов для линий дислокаций: если для краевой — он перпендикулярен, для винтовой — параллелен.
Свойства вектора Бюргерса
Основным свойством вектора считается инвариантность, то есть стабильность дислокации вдоль всей линии, даже если ориентация дислокации на разных участках меняется. При этом сохраняется его величина и направление в процессе перемещения дислокации. Правило определяется условием инвариантности: внутри кристалла дислокация заканчиваться не может, она должна:
- выходить на его поверхность, или как минимум, на границы зерна, субзерна;
- формирует замкнутую петлю;
- образуя узлы и сетку, сплетается с другими дислокациями.
По ходу этих процессов, встречающиеся в одной точке или узле дислокации обнуляют сумму векторов Бюргерса, а с линией смешанной дислокации вектор создает произвольный угол.
Еще одна особенность ВБ заключается в том, что его значение отлично от нуля только для дислокаций. Для недислокационных дефектов, таких как точечные, цепочки вакансий или междоузельные атомы, оно равно нулю. Исходя из этого, а также с учетом природы создания дислокаций, которая не всегда создается с помощью сдвига, ее общее определение выглядит следующим образом: это линейный дефект кристаллической решетки, имеющий невязку по контуру Бюргерса отличную от нулевого значения.
Дислокации и точечные дефекты: взаимодействие
Доказано, что энергия дислокации, то есть, движение частей кристалла относительно друг друга, пропорциональна вектору Бюргерса, возведенному в квадрат.
Рассмотрим взаимодействие дислокаций с образовывающимися точечными дефектами, поскольку они присутствуют в любых кристаллах.
Центр напряжения в решетке — междоузельный атом, создающий эффект сжатия. Нагрузка растяжения возникает от вакансии. Эти дефекты сопровождают дислокации, создавая при этом упругое взаимодействие. Повышенное скопление междоузельных атомов свойственно областям растяжения, пониженное — вакансиям. На участках сжатия происходят обратные процессы: пониженная — междоузельных атомов и большая концентрация вакансий.
