Dyslokacje
Defekty liniowe, zwane dyslokacjami, mają jeden wymiar znacznie większy w
porównaniu z dwoma pozostałymi (poprzecznymi). Wokół nich następuje zniekształcenie
sieci. Początkowo zostały one wprowadzone na bazie rozważań teoretycznych w celu
wytłumaczenia rozbieżności między teoretyczną i rzeczywistą granicą plastyczności
kryształów. Podczas gdy teoretyczne naprężenie poślizgu (dla idealnych kryształów) wynosi
G/30 (G - moduł ścinania), to rzeczywiste jest ok. 1000 razy mniejsze i wynosi poniżej 1
MPa. Póżniej wykryto występowanie dyslokacji w kryształach i stwierdzono, że odgrywają
one zasadniczą rolę w procesie odkształcenia plastycznego metali, a także przy ich
umocnieniu. Dyslokacje różnią się orientacją, sposobem ich powstawania i własnościami.
Dyslokacje wprowadzają zaburzenie układu atomów ułatwiające ich przesuwanie się
względem siebie pod wpływem naprężeń, a więc odkształcenie plastyczne. Poza tym są one
ośrodkami nagromadzenia energii odkształcenia, odgrywają rolę w dyfuzji, przemianach
fazowych, korozji i innych procesach. Ogólnie dyslokacje dzieli się na krawędziowe, śrubowe
lub mieszane, jednostkowe lub cząstkowe, poślizgowe lub osiadłe.
Dyslokacja krawędziowa
Najprostszym modelem dyslokacji krawędziowej jest kryształ, z którego usunięto lub
do którego wstawiono fragment płaszczyzny atomowej tzw. ekstrapłaszczyzny (Rys. 1.).
W miejscu ekstrapłaszczyzny powstają naprężenia ściskające, a pod nią rozciągające.
Krawędź ekstrapłaszczyzny jest dyslokacją krawędziową. Płaszczyzna prostopadła do
ekstrapłaszczyzny i przechodząca przez jej krawędź a-c stanowi płaszczyznę poślizgu tej
dyslokacji i działają w niej naprężenia styczne. Wzdłuż płaszczyzny poślizgu występuje
niezgodność w układzie atomów, gdyż ekstrapłaszczyzna wprowadza dodatkowy atom, który
nie ma odpowiednika poniżej niej. To znacznie ułatwia ścinanie kryształu wzdłuż płaszczyzny
poślizgu, czyli poślizg.
Rys.1. Schemat powstawania dyslokacji krawędziowej w krysztale idealnym
W zależności od usytuowania ekstrapłaszczyzny można umownie rozróżniać
dyslokacje dodatnie (z ekstrapłaszczyzną skierowaną nad płaszczyznę poślizgu) oznaczane
symbolem Á lub ujemne ( z ekstrapłaszczyzną skierowaną pod płaszczyznę poślizgu)
oznaczane symbolem Â. O dyslokacjach takich mówi się, że mają przeciwne znaki (ich pola
naprężeń są obrócone o 180°). Jeśli takie dyslokacje znajdują się na jednej płaszczyźnie
poślizgu, wówczas się przyciągają, a po spotkaniu następuje ich anihilacja. Dyslokacje
krawędziowe jednakowego znaku odpychają się.
Dyslokacja śrubowa
Modelem dyslokacji śrubowej jest kryształ, w którym nastąpiło ścięcie o jedną
odległość międzyatomową wzdłuż określonej płaszczyzny pod warunkiem, że wszystkie
atomy na części płaszczyzny poślizgu zostaną przesunięte w tym samym kierunku,
równolegle do granicy tego przesunięcia (linia c-d na rys.2.), to linia c-d stanowi dyslokację
śrubową. Efektem dyslokacji śrubowej jest charakterystyczne zniekształcenie sieci kryształu
polegające na tym, że płaszczyzny atomowe prostopadłe do linii dyslokacji tworzą
powierzchnię śrubową, przy czym dyslokacja jest jej osią. W zależności od kierunku
skręcenia płaszczyzn atomowych dyslokacje mogą być prawo lub lewoskrętne. Mówi się, że
są to dyslokacje przeciwnych znaków, gdyż, jeśli są równoległe przyciągają się, a po
spotkaniu ulegają anihilacji. Dyslokacje tego samego znaku odpychają się. Dyslokacje
