Рис. 4. Краевая дислокация в кристалле в процессе движения под действием касательных напряжений т и после выхода на поверхность

Таким образом, переходные металлы с о. ц. к. решеткой имеют наиболее жестко направленные связи, что способствует потере ими пластичности при низких температурах (склонности к хладнохрупкости, например, у а— Ие, \У, Мо). В металлах с заполненной ^оболочкой

связь осуществляется главным образом электронами в е- или яр-гибридном состоянии. Она менее направлена, и поэтому такие металлы значительно пластичнее, часто до температуры, близкой к абсолютному нулю.

При сближении отдельных электрически нейтральных молекул или твердых тел на расстояние порядка 10* А между ними возникают заметные электрические силы притяжения, так называемые силы Ван дер Ваальса. Они обусловлены явлением поляризации, в силу которого электроны в сближаемых атомах начинают двигаться согласованно. Для металлов сила притяжения при расстоянии г = 1 мкм имеет порядок 1 • 10-Б Г/см2. С уменьшением г она растет пропорционально сначала , затемПрочность вандервааль-совской связи невелика. Энергия ее образования составляет 0,2— 2 икал/моль [18], в то время как энергия химической связи, в том числе металлической, обычно лежит в пределах 20—200 ккал/моль.

Строение реальных кристаллов существенно отличается от идеального. В них всегда имеются вакансии (не занятые узлы решетки), дислокации и другие дефекты. В процессах сварки давлением особое значение имеют дислокации. Краевая дислокация образуется лишней атомной полуплоскостью А В (рис. 4), расположенной над (или под) плоскостью CD. В зоне дислокации выше СО межатомные расстояния меньше, а год СО — больше периода решетки. Искажение решетки вызывает значительные упругие напряжения в радиусе 1—1,5 мкмот центра дислокации, что приводит к увеличению свободной энергии кристалла. Эта энергия для меди на единицу длины краевой дислокации составляет около 5 х X Ю-4 эрг!см. Дислокация может двигаться или за счет диффузионного перескока атомов (например из положения С1 в положение 02) при достаточно высокой температуре, или под действием касательного напряжения т. Перемещение дислокации с образованием ступеньки является первичным актом пластической деформации.

17^ Пластическая деформация сопровождается не только выходом имеющихся дислокаций, но и образованием множества новых. 10

Сепультагом этого, в частности, является наклеп. В кристаллах наряду с краевыми дислокациями имеются винтовые, а также различные их сочетания в виде петель.

| 2. ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА СХВАТЫВАНИЯ

Рассмотрим несколько идеализированных случаев; в первом и t них дна монокристалла (А и В) одного и того же вещества, без цгфгкшм кристаллического строения, с одинаково ориентированными кристаллографическими осями и с абсолютно ровными и чистыми поверхностями CD и EF (рис. 5, а) сближаются в вакууме гик, что агомы на этих поверхностях располагаются точно друг

против друга.

В твердом теле, так же как в жидкости, имеется поверхностное натяжение, вызываемое тем, что атомы, находящиеся на поверхности, окружены меньшим числом соседей, чем атомы, лежащие внутри тела. Поэтому поверхностные

•и

Рис. 5. Идеализированные схемы схватывания:

а — монокристаллов одинакового вещества с полной когерентностью поверхности; б — то же, со смещением кристаллографических осей на величину Д; в—разнонмен. нык веществ с образованием полукоге-рентяой границы

Рис. 6. Изменение сил взаимодействия (а) и потенциальной энергии (б) при сближении двух кристаллов с атомно-чистыми поверхностями.