Сетки дислокаций. Плотность дислокаций

Пространственное расположение дислокаций в металле, не подвергнутом деформированию, характеризуется дислокационной сеткой. По аналогии с мыльными пузырями в пене дислокации под действием линейного натяжения стремятся сократить свою сум­марную длину и образовать сетку с узлами, в которых встре­чаются три дислокации (рис. 105). Иногда в узлах сетки встре­чаются четыре или шесть дислокаций; такие узлы под действием линейного натяжения дислокаций стремятся превратиться в трой­ные.

Когда все три дислокации имеют одинаковую энергию, то в г. ц. к. решетке они встречаются в узле под углом 120° одна к дру­гой. Сетки дислокаций могут быть плоскими и трехмерными.

Рассмотрим узел встречи трех дислокаций с векторами Бюр­герса _, и (рис. 106). Контур Бюргерса из положения I можно продвинуть в положение II, причем все время контур на­ходится в области кристалла с совершенной решеткой и характе­ризуется одним и тем же вектором Бюргерса . Так как контур Бюргерса в положении II охватывает две дислокации, то замы­кающий его вектор должен быть равен сумме векторов Бюргерса этих дислокаций: .

Если рассматривать из узловой точки контуры Бюргерса во­круг дислокаций и мысленно обходить их по часовой стрелке, то сумма полученных при этом векторов Бюргерса дислокаций, сходящихся в узле, будет равна нулю:

В более общем случае:

Здесь наблюдается аналогий с законом Кирхгофа для электрических цепей.

Наряду с сетками могут существовать отдельные дислокации и дислокационные сплетения (клубки), которые возникают при слож­ном взаимодействии точечных дефектов и дислокаций.

Важная характеристика дислокационной структуры — плот­ность дислокаций — суммарная длина всех линий дислокаций в единице объема. Плотность дислокаций:

где - суммарная длинна всех линий дислокаций в кристалле, см;

V – объем кристалла, см³.

Плотность дислокаций определяют и как число дислокаций, пересекающих единицу площади, например единицу площади металлографического шлифа. Оба способа подсчета плотности дислокаций в общем случае дают разные значения (см. § 50).

Плотность дислокаций зависит от способа и режима обработки металла. Ниже для металлов в разных состояниях приведены ти­пичные значения плотности дислокаций, см~²:

В монокристаллических усах дислокации или совсем отсут­ствуют, или же в одном монокристалле находится только одна дислокация.

Полупроводниковые кристаллы кремния «и германия, даже мас­сового промышленного производства, имеют сравнительно низкую плотность дислокаций (10³—10⁴ см ^-2).