478 дж. ГИЛМАНданные)*) и кристаллах AgBr, достаточно хорошо показывают, что всеионные кристаллы ведут себя качественно одинаково. Следовательно,можно считать, что результаты, полученные на кристаллах LiF, являютсятипичными.Вообще <strong>г</strong>оворя, дислокации в кристаллах мо<strong>г</strong>ут появляться однимиз трех путей: 1) <strong>г</strong>омо<strong>г</strong>енным зарождением; 2) <strong>г</strong>етеро<strong>г</strong>енным зарождением;3) ре<strong>г</strong>енеративным размножением при действии: а) источника Франка —Рида, обозначаемо<strong>г</strong>о Φ—Ρ, б) мно<strong>г</strong>ократно<strong>г</strong>о поперечно<strong>г</strong>о скольжения,обозначаемо<strong>г</strong>о МПС.Гомо<strong>г</strong>енное зарождение означает образование дислокационной петлив кристалле, по существу, совершенном, бла<strong>г</strong>одаря действию только одно<strong>г</strong>онапряжения. Ожидают, что этот процесс происходит при очень высокихнапряжениях, порядка G/4it, и Гилман 43показал, что к совершеннымучасткам кристаллов LiF можно прикладывать без зарождения в нихдислокаций напряжения по крайней мере до величины около G/85. Кромето<strong>г</strong>о, рядом авторов показано, что небольшие «усы» — нитевидные кристаллыионных кристаллов—мо<strong>г</strong>ут подвер<strong>г</strong>аться очень высоким напряжениямбез появления в них пластическо<strong>г</strong>о течения: LiF 91и NaCl 60 . Наибольшуюпрочность показали усы NaCl : 110 кГ/мм <strong>г</strong>«s G/11.Большинство реальных кристаллов содержит небольшие выделенияили дру<strong>г</strong>ие неоднородности, которые мо<strong>г</strong>ут действовать как концентраторынапряжения и тем самым вызывать <strong>г</strong>етеро<strong>г</strong>енное зарождение дислокаций.Гилман 43показал, что в кристаллах такое зарождение мо<strong>г</strong>утвызывать выделения размерами по крайней мере до 1000 А. Близко примыкаетк этому эффекту и образование около выделений призматическихдислокационных петель под действием термических напряжений. Этовпервые наблюдали Джонс и Митчелл 62в кристаллах AgCl. Кроме выделений,может происходить <strong>г</strong>етеро<strong>г</strong>енное зарождение дислокаций дру<strong>г</strong>имидефектами, такими, как трещины 38 , ступени скола 43 , и при электрическомпробое 41 .Кристаллы, которые были выращены стандартным образом, обычносодержат сетку дислокаций «роста». В ионных кристаллах, по-видимому,эти дислокации прочно закреплены на своих местах примесями, так чтоони и<strong>г</strong>рают только пассивную роль в большинстве процессов, связанныхс деформацией. Однако после специальной термической обработки онимо<strong>г</strong>ут стать менее сильно закрепленными. <strong>Т</strong>о<strong>г</strong>да при приложении к нимдостаточно<strong>г</strong>о напряжения они будут дви<strong>г</strong>аться, отрываясь от дислокационноисетки, созданной при росте, и затем размножаться .Хотя <strong>г</strong>етеро<strong>г</strong>енное зарождение дислокаций может часто обеспечиватьначало процесса пластической деформации, не оно приводит к <strong>г</strong>ромадномуколичеству дислокаций, которые в конце концов участвуют в большойпластической деформации. Все дислокации, за исключением немно<strong>г</strong>их,возникают за счет ре<strong>г</strong>енеративно<strong>г</strong>о размножения. Процесс тако<strong>г</strong>о размножениябыл впервые предложен Франком и Ридом 29 , и один из видов е<strong>г</strong>оназывается источником Франка — Рида (обозначаемый здесь как источникΦ— Ρ). Схематично он показан на рис. 17> Источник состоит из се<strong>г</strong>менталинии дислокации АВ (рис. 17,1), который закреплен с обоих концовузлами или дру<strong>г</strong>им способом. Се<strong>г</strong>мент АВ лежит в плоскости скольженияи имеет вектор Бюр<strong>г</strong>ерса, необходимый для скольжения, в то время каксе<strong>г</strong>менты ВС, BD, АЕ и AF лежат в дру<strong>г</strong>их плоскостях и мо<strong>г</strong>ут не иметьподходящих для скольжения векторов Бюр<strong>г</strong>ерса. Плоскость чертежа соответствуетплоскости скольжения. Ко<strong>г</strong>да приложено напряжение сдви<strong>г</strong>а,*) Результаты изучения возникновения и движения дислокаций в кристаллахNaCl приводятся также в работах 121 *, 127*-130*. {Прим. ред.)
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙС<strong>Т</strong>ВА ИОННЫХ КРИС<strong>Т</strong>АЛЛОВ 479сем<strong>г</strong>ент АВ вы<strong>г</strong>ибается, как на рис. 17, 2, так как на не<strong>г</strong>о действует сила tb.Поскольку энер<strong>г</strong>ия линии дислокации пропорциональна ее длине, линиядействует, как упру<strong>г</strong>ая струна, и оказывает сопротивление этой силе.Натяжение линии дислокациинаходится в статическомравновесии с приложеннойРис.J/'L·17. Размножение дислокаций с помощьюисточника Франка—Рида.силой до тех пор, пока напряжениене дости<strong>г</strong>ает величиныτ φ_ρ ~ Gb/L, <strong>г</strong>де L —длина се<strong>г</strong>мента АВ. Дальнейшееувеличение петлипроисходит свободно, так какприложенная сила превышает[натяжение линии дислокации.В критическом состоянииj радиус дислокационнойполупетли равен L/2, как нарис. 17, 3.Дальнейшее расширениедислокационной петли приводитк движению ее как назад, так и вперед, так что дости<strong>г</strong>ается конфи<strong>г</strong>урация,показанная на рис. 17, 5. Затем в точке G дислокации анни<strong>г</strong>илируют,оставляя первоначальный се<strong>г</strong>мент АВ, окруженный новойпетлей, как показано на рис. 17,6. Наконец, процесс начинаетсяснова, как на рис. 17, 7.0)Рис. 18. Размножение дислокаций путем мно<strong>г</strong>ократно<strong>г</strong>опоперечно<strong>г</strong>о скольжения.<strong>Т</strong>ак как се<strong>г</strong>мент АВ источника Франка—Рида восстанавливаетсякаждый раз, ко<strong>г</strong>да образуется новая петля, источник может породитьнео<strong>г</strong>раниченное число дислокационныхпетель. Это происходитпри условии, чтоузлы остаются фиксированнымив пространстве, алокальное напряжение, действующеена источник, превосходиткритическую величину<strong>Т</strong> ф_р.Дру<strong>г</strong>ой процесс, называемыймно<strong>г</strong>ократным поперечнымскольжением, былвпервые рассмотрен Кёлером65 и Орованом 83 . Этотвторой вид размножения показансхематично на рис. 18(он будет здесь обозначатьсякак процесс МПС). На рис. 18МПС может показаться довольносложным, но в дей-ствительности это совсем простой процесс, по своему действию подобныйисточнику Франка — Рида. <strong>Т</strong>ак как при этом требуется скольжениене только по одной плоскости скольжения, то таким образом мо<strong>г</strong>утразмножаться лишь винтовые дислокации. Для начала процесса винтоваядислокация, например такая, как движущаяся справа налево на рис. 18, 1,должна перейти в дру<strong>г</strong>ую плоскость путем поперечно<strong>г</strong>о скольжения, какна рис. 18, 2. При этом образуются участки АВ и CD, которые не мо<strong>г</strong>утперемещаться в направлении движения первоначальной дислокации.