Материал: Физическое металловедение титана

До последнего времени полагали, что в гексагональ­ ных металлах возможны лишь три типа частичных ди­ слокаций:

а) частичные дислокации Шокли, которые образуют­ ся в плоскости базиса в результате диссоциации полных

дислокаций типа а (АВ):

нацией дислокаций двух последних типов и описываются векторами Л5; BS; CS, АТ, ВТ, СТ и соответствующими им векторами противоположного направления или сим-

волом У2 с+р; их кристаллографическое обозначение ‘/б

<2023>.

В последнее время обнаружен еще один (четвертый) тип частичных дислокаций, которые возникают при дис­

социации дислокации а на частичные в призматических

плоскостях {1010}; эти дислокации будут описаны ниже при обсуждении дефектов упаковки в титане.

При количественном рассмотрении упругих свойств дислокаций в титане встречаются с затруднениями, свя­ занными с анизотропией упругих констант г. п. у. метал­ лов. Поэтому следует вначале рассмотреть анизотропию упругих свойств титана, прежде чем переходить к упру­ гим свойствам дислокаций.

Если из кристалла вырезать стержень, ось которого составляет угол 0 с направлением [0001], и приложить к этому стержню внешнее напряжение, то Е для этого

стержня будет равно обратной величине параметра tSu

62

^22 (^11 “Ь с12 "Ь 2 С^в)

где £,ц= (СЦС22) ,/г, a Cij — упругие константы в преобра­ зованной системе координат, когда ось z направлена вдоль дислокации, а ось у перпендикулярна плоскости скольжения.

Приведенные выше формулы (13) и (14) _справедливы

чение К может быть найдено численным методом. Значения энергетического множителя К и энергии ди­

слокаций в единицах Е[(\п — |для а-титана приведены в

табл. 4. Для краевых дислокаций этот множитель в 1,5— 2 раза больше, чем для винтовых.

Рассмотрим'далее дилатационное поле дислокаций [28, с. 425]. Дилатация А является важным параметрЬм, определяющим взаимодействие дислокации со сфериче­ ским чужеродным атомом. Дилатация изменяется обрат­ но пропорционально расстоянию R от дислокации. Вели­ чина A'RJb (b —вектор Бюргерса) является безразмер­ ным параметром, который зависит только от угла враще­ ния <р относительно дислокационной линии.

Для краевых дислокаций в изотропных металлах гра­ фик функции h-R/b имеет форму двух окружностей; од­ на из них соответствует отрицательной дилатации в обла­ сти экстраплоскости, а другая—положительной дилата­ ции под дислокацией. Винтовые дислокации в изотроп­ ных материалах не имеют дилатационного поля.

Для титана, который относится к анизотропным ме­ таллам, дилатационное поле сложнее. На рис. 26,а пред­

ставлена функция A -j- для краевой дислокации с векто-

64

ром Бюргерса а в призматической плоскости. В этом слу­ чае дилатационное поле представлено двумя окружно­ стями (на рис. 26,а показана лишь одна из них), так как дислокационная линия ориентирована вдоль оси с, отно­ сительно которой поле напряжений дислокаций изотроп­ но. На том же рисунке для сравнения приведено дилата­ ционное поле для такой же дислокации в цинке, который отличается от титана соотношением осей с/а (у титана с/а< 1,633, а у цинка с/а> 1,633).

' Для краевой дислокации а в плоскости базиса D

(рис. 26,6) кривая А —- для титана не очень сильно отли-

О

чается от двух окружностей. В этом случае дилатацион­ ное поле для цинка имеет необычный вид, когда в верх­ ней полуплоскости имеются области и положительной, и

отрицательной дилатации.

—►

Для краевой дислокации а в плоскости пирамиды пер­ вого порядка дилатация описывается кривыми (рис. 26,в), близкими к окружности (кривые несколько вытянуты вдоль вертикальной оси). Из приведенных кривых видно,

что для краевых дислокаций с вектором Бюргерса а в

рассмотренных плоскостях кривые А — симметричны от-

ft

носительно нормали к плоскости скольжения. Дилатационное поле для краевых дислокаций с векто­

ром Бюргерса а+с в плоскостях пирамиды первого рода (рис. 27) уже не симметрично относительно нормали к плоскости скольжения. В титане эта асимметрия выра­ жена слабо, в.то время как в цинке —очень сильно. Кра­

евые дислокации а+ с в плоскостях пирамиды второго рода вызывают практически такую же дилатацию, как и

вплоскости пирамиды первого рода.

Вгексагональных металлах винтовая дислокация с

вектором Бюргерса а, лежащая вдоль направления [1120], не создает искажений решетки. Винтовая дисло-

нация с вектором Бюргерса с+а, ориентированная вдоль

направления <1123>, имеет иное дилатационное поле, представленное на рис; 28. Вектор Бюргерса этой дисло­ кации перпендикулярен плоскости рисунка, направлен к наблюдателю, а ось ординат нормальна, к плоскости пи-

66