Устойчивые конфигурации линейных дефектов на границах раздела в кристаллических твердых телах

• Автор: Микаелян, Кристина Норайровна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 137 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Линейные дефекты на границах раздела в твердых

телах (обзор)

1.1. Дислокации несоответствия в тонкопленочных гетер о системах

1.2. Модели границ зерен с произвольными разориентациями

1.3. Тройные стыки границ зерен

1.4. Эволюция стыковых дисклинаций в процессе

пластической деформации

1.5. Постановка задачи

Глава 2. Равновесные конфигурации частичных дислокаций

несоответствия в тонкопленочных гетеросистемах
2.1. Энергия гетеросистемы, содержащей частичные
дислокации несоответствия
2.2. Равновесная плотность частичных дислокаций несоответствия
2.3. Критические параметры гетеросистемы
2.4. Резюме
Глава 3. Устойчивые дисклинационные структуры на границах зерен
в поликристаллах и нанокристаллах
3.1. Энергия дисклинационных структур при планарном расщеплении
3.2. Влияние планарного расщепления на образование микротрещин
3.3. Энергия дисклинационных структур при трехлучевом расщеплении
3.4. Влияние трехлучевого расщепления на образование микротрещин
3.5. Резюме

Глава 4. Модели квазипериодических границ зерен в кристаллах
4.1. Дислокационно-структурная модель квазипериодической
границы наклона
4.2. Поле напряжений и энергия квазипериодической границы
в дислокационно-структурной модели
4.3. Влияние структурных перестроек на энергию квазипериодической границы
4.4. Дисклинационно-структурная модель квазипериодической границы наклона
4.5. Резюме
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Л.1. Список цитируемой литературы
Л.2. Список публикаций по теме диссертации

ВВЕДЕНИЕ
Изучение механики и физики границ раздела является одним из наиболее приоритетных направлений исследований в учении о структуре и свойствах современных материалов и твердотельных систем, в частности, в формировании представлений о механическом поведении реальных неоднородных твердых тел. Выступая в качестве упрочняющих, охрупчивающих или пластифицирующих элементов, каналов облегченного диффузионного массопереноса, источников и стоков для различных дефектов, границы раздела часто играют определяющую роль как в создании равновесного упруго-деформированного состояния, так и в развитии процессов пластической деформации и разрушения материалов.
Границы раздела являются предметом особого интереса уже более ста лет, однако наиболее интенсивные исследования начались около 40 лет назад [1-24]. Среди существующих границ раздела особое внимание привлекают границы зерен [1, 2, 6-9, 11-16, 18, 20-24] и межфазные границы [3-6, 7, 9, 10, 14, 17, 19]. Наряду с дислокациями, дисклинациями и другими дефектами, такие границы сами являются представителями дефектной структуры кристаллических твердых тел и относятся к разряду планарных дефектов [25]. В то же время, границы раздела, помимо того, что отличаются чрезвычайным разнообразием атомных структур, могут содержать различные дефекты меньшей размерности — линейные (дислокации и дисклинации) и точечные (вакансии и примеси). Наличие таких дефектов также отражается на свойствах границ и, как следствие, на свойствах самих материалов. Этим обусловлено особое внимание, которое уделяется в последние годы экспериментальным и теоретическим исследованиям реальной структуры границ раздела, включающей разнообразные дефекты. Фактически, именно поведение таких дефектов, которые одновременно являются источниками упругих полей и элементарными

ницы, определяется как структурный элемент, геометрической моделью которого является структурная единица. Экспериментально установлено [11, 152], что свойства границ, разориентировки которых не сильно отличаются от разориентировок предпочтительных границ (примерно до 5°), сохраняются и постепенно меняются при дальнейших отклонениях от угла разориентировки. Иными словами, с изменением угла разориентировки структура границ также постепенно видоизменяется. Эта трансформация может быть представлена заменой некоторых структурных единиц исходной границы на структурные единицы ближайшей по углу разориентировки предпочтительной границы. Совпадения узлов новых конфигураций, возникающих после замены, легко достичь необходимой деформацией структурных единиц (Рис. 1.14) [159].
По величине угла разориентировки 9 границы зерен делятся на малоугловые (в < 5°) и большеугловые (9 > 5°). Малоугловые границы зерен хорошо описываются стенками дислокаций [11 26, 160-162], вектора Бюргерса которых определяются как b = 2h tg |, где h — расстояние между дислокациями. В случае, когда угол разориентировки велик, расстояния между дислокациями настолько малы, что их ядра перекрываются и дислокационная модель теряет смысл.
Для описания большеугловых границ зерен их удобно подразделить по углу разориентировки на близкие к предпочтительным и сильно отклоняющиеся от предпочтительных границ. В первом случае, имеющем место при отклонениях разориентировки границы от разориентировки ближайшей предпочтительной границы АО < 15°/Е1//2 (где Е — обратная плотность совпадающих узлов) [163], допустимо описание границы с помощью зернограничных дислокаций (вектор Бюргерса которых задается равенством b = 2h sin Где — угол пред-
почтительной границы), помещенных на предпочтительную границу [163, 164]. Отметим, что такие зернограничные дислокации, существующие в дефектной