Рис. 15. Влияние скорости полирования монокристаллического молибдена на энер-нию активации Е, активационный объем д и изменение энергии активацииД £ [81]

Можно выделить следующие основные причины, по которым пластическое течение предпочтительно протекает в приповерхностных слоях кристалла [ 42 - 45, 67 - 83].

1. Повышенная концентрация легкодействующих гомогенных источников (типа источника Фишера), а также гетерогенных источников образования дислокаций вблизи поверхности деформируемого твердого тела. При этом процесс гетерогенного зарождения дислокаций следует рассматривать с позиций термоактивируемого процесса, когда работа пластического сдвига снижает общую энергию системы [ 82, 83]:

Ес---2т И-т2Ьт +пг2у,(II. 1)

где Ес — энергия активации зарождения петли критического размера; № — упругая энергия на единицу длины петли; т — напряжение сдвига; г — радиус петли; Ъ — вектор Бюргерса; 7 — энергия дефекта упаковки (третий член ттг 2 7 вводят только при зарождении частичной дислокации).

Как видно из уравнения (II. 1), напряжение гетерогенного зарождения чаще всего значительно меньше теоретической прочности кристалла на сдвиг и является функцией типа, размера, геометрической формы включения и величины параметра несоответствия. Об этом свидетельствуют, например, теоретические расчеты М. Эшби и Л. Джонсона [ 82], а также Дж. Хирта [ 83], который, в частности, показал, что величины гомогенного и гетерогенного зарождения дислокаций у поверхности значительно ниже, чем в объеме кристалла, и поэтому зарождение дислокаций наиболее вероятно в следующих случаях:

а)вблизи свободной поверхности, где энергия зарождения петли вследствие эффекта изображения в 2 раза меньше, чем в объеме кристалла [ первый член уравнения (П. 1) уменьшается в 2 раза и становится равным пг И ];

б)когда поверхностные ступеньки поглощаются при зарождении петли, уменьшая Ес в уравнении (II. 1) на величину Е -2г у, равную поверхностной энергии ступеньки;