Когда вектор Бюргерса винтовой
дислокации совпадает с плоскостью скольжения краевой, при пересечении
дислокаций образуется ступенька с винтовой ориентацией. В случае
взаимно перпендикулярных векторов Бюргерса винтовой и краевой дислокаций образуется ступенька с краевой
ориентацией. Если, наоборот, неподвижна винтовая и к ней движется краевая
дислокация, то с приближением к винтовой поверхности краевая
дислокация постепенно искривляется и после пересечения на краевой
дислокации возникает подвижный порог с краевой ориентацией, а на винтовой
— неподвижный порог, имеющий краевую ориентацию. При пересечении двух
винтовых дислокаций на них образуются пороги с краевой
ориентацией.
Таким образом, в зависимости от
вида дислокаций пороги могут быть подвижными и
неподвижными, т. е. способными и неспособными к дальнейшему
перемещению. В любом случае их образование тормозит движение дислокаций,
что приводит к упрочнению металлов. Торможение обусловлено тем, что
направление легкого скольжения таких порогов не совпадает с направлением
скольжения дислокаций, образовавших пороги при своем
пересечении.
Дислокации взаимодействуют с
атомами примесей, которые образуют вблизи дислокаций скопления —
«атмосферы». Атомы примеси внедрения притягиваются к области растяжения
решетки (под краем экстраплоскости). Здесь им легче размещаться, чем в
бездефектной области решетки. Атомы примеси замещения притягиваются к
сжатой области решетки дислокации.
Чем больше разница в размерах
атомов примеси и основного металла, тем больше энергия упругого
взаимодействия дислокации с атомом примеси. Винтовая и смешанная
дислокации также притягивают к себе атомы примеси, что способствует
уменьшению искажений решетки. Атомы примеси взаимодействуют с полем
касательных напряжений вокруг винтовой дислокации. Сильнее к последней
притягиваются атомы примесей, искажающие решетку в разных
направлениях неодинаково. Смешанная дислокация притягивает к себе
любые атомы. Скопление атомов примесей на дислокациях называется
атмосферой Коттрелла.
Концентрацию атомов примеси в
атмосфере Коттрелла Ск можно определить, зная энергию
взаимодействия атома и дислокации Ек:
(1.5)где С0 — средняя
концентрация примеси в металле. При понижении температуры концентрация
атомов примеси в атмосфере Коттрелла возрастает, и в случае превышения
предела растворимости примеси в металле возможно образование выделений
второй фазы.
Атомы примеси могут упорядоченно
располагаться в поле напряже» ний вокруг краевой и винтовой дислокаций.
Например, в ОЦК решетке атомы внедрения находятся в октаэдрических
пустотах, соответствующих серединам ребер элементарной ячейки, что
уменьшает свободную энергию кристалла. Упорядоченное размещение примесных
атомов внедрения вокруг линии дислокации называют атмосферой С н у к а. Атмосферы
Коттрелла и Снука закрепляют дислокации, затрудняют их движение, что
приводит к упрочнению металлов и
сплавов.
