1963 г. Июль Т. LXXX, вып. 3 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК ...

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИОННЫХ КРИСТАЛЛОВ 4953. Свойства нитевидных кристалло в-у сов. Испытанияусов ионных кристаллов 91показывают, что когда они достаточномалы, чтобы ограничить пластическую деформацию (меньше около одногомикрона в диаметре), и имеют хорошую поверхность, их прочность достигает1,2 · 10 !0дн/см 2 . Эта величина приближается к теоретически ожидаемойпрочности идеального кристалла (10 11дн/см 2 ) и в 100—1000 раз превосходитпрочность обычных кристаллов NaCl. Следовательно, есть основанияполагать, что оценка прочности бездефектных ионных кристаллов,даваемая существующей атомной теорией, правильна.2. Распространение трещинДля того чтобы полностью понять механизм зарождения трещинв кристаллах, нужно сперва хорошо представить себе процессы, происходящиепри распространении трещин. Это важно потому, что критическийразмер зарождающейся трещины зависит от величины силы, необходимойдля распространения трещины через кристалл. Чтобы увидеть это болееясно, рассмотрим упрощенный вариант теории распространения трещинпо Гриффиту. Предположим, что трещина длиной L находится в материалес модулем упругости Е, имеющем форму бесконечной пластины толщинойt. Однородное растягивающее напряжение σ приложено перпендикулярноплоскости трещины. Если длина трещины увеличивается на величинуdL, необходимо учитывать два процесса. Во-первых, происходитвыделение упругой энергии деформации из малого объема, ограниченноготрещиной и равного 2ntLdL. Так как плотность энергии деформации равнаО 2 /2Е, величина выделяющейся энергии равна (na 2 tLdL)/E. Во-вторых,появляются две новые поверхности общей площадью 2t dL. В процессеобразования этих поверхности поглощается энергия, называемая поверхностнойэнергией разрушения y fна единицу площади, так что общая поглощаемаяэнергия равна 2ty fdL. Для распространения !трещины обязательноуменьшение энергии системы при увеличении длины трещины на величинуdL. Следовательно, условием распространения трещины будети можно видеть, что критический размер зарождающейся трещины увеличиваетсяпропорционально поверхностной энергии разрушения. Величинаy fи, следовательно, легкость, с которой трещина может идти черезионный кристалл, зависят от скорости распространения трещины, температуры,структуры и сил связи кристалла.1. Скорости распространения трещин. Наибольшаяили предельная скорость распространения трещины в кристалле определяетсяскоростью распространения звуковых волн в нем. Было выдвинутонесколько предположений относительно наиболее вероятной предельнойскорости волн, но лучшей кажется модель Стро 106 . Он отмечает, чтодвижение трещины с постоянной предельной скоростью является не чеминым, как движением двух поверхностных волн вдоль двух полубесконечныхтел. Следовательно, они должны двигаться со скоростью поверхностныхволн Рэлея. В кристаллах LiF предельные скорости трещин измерилиГилман и др. 40 . Наибольшая скорость трещины, которую им удалосьполучить вдоль плоскостей {100}, была равна 2-10 5 см/сек. Стоунли 105опубликовал теорию распространения поверхностных волн в кубическихкристаллах, которая дает величину.2,95· 10 5см/сек для волн по граням{100} кристаллов LiF. Таким образом, имеется достаточное совпадениеэксперимента и теории предельной скорости распространения трещин.