Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Роль поперечного скольжения в процессе движения дислокации в реальных кристаллах 7
1.1 Роль поперечного скольжения в преодолении дислокациями препятствий 9
1.2. Роль поперечного скольжения в процессах размножения дислокаций 10
1.3.Моделирование поперечного скольжения 11
1.3.1. Модель Видерзиха 11
1.3.2. Моделирование движения дислокации с учетом дальнодействующих полей апряжений 15
1.3.3. Моделирование поведения дислокаций при знакопеременном нагружении 16
1.4.Постановка задачи 22
Глава 2. Движение винтовой дислокации с учетом ее поперечного скольжения в поле одноименной с ней винтовой дислокации (Модель и алгоритм) 23
2.1.Объект исследования 23
2.2. Условия перехода винтовой дислокации из основной плоскости скольжения в поперечную 27
2.3.Возможные начальные положения пробной дислокации относительно задающей и выбор диапазона величин внешней нагрузки 28
2.4.Модель и алгоритм ЭВМ моделирования движения пробной дислокации в неоднородном поле 31
Глава 3. Движение дислокации в ультразвуковом поле 35
Глава 4. Движение винтовой дислокации под действием ультразвука в неоднородном по пространству поле напряжений 45
4.1 .Особенности движения дислокации при а0 и 9, принадлежащих зоне I диаграммы ст-в 47
4.2. Особенности движения дислокации при ст и 6, принадлежащих зоне II диаграммы а-6 60
4.3.Особенности движения дислокации при ст и 6, принадлежащих зоне III диаграммы a~Q 66
4.4.Особенности движения дислокации при <т и 0, принадлежащих зоне IV диаграммы сг-в 78
4.5.Зависимость формы и размера стартовых областей от частоты ультразвука и коэффициента динамической вязкости 88
4.6.Сравнение особенностей движения дислокации только в ультразвуковом поле и в присутствии неподвижной дислокации 97
Глава 5. Высоты выброса дислокации в результате поперечного скольжения 105
5.1.Высоты выброса винтовой дислокации при одном ультразвуковом воздействии 105
5.2.Высоты выброса винтовой дислокации под действием ультразвука в неоднородном по пространству поле напряжений 108
5.3.Суммарный выброс винтовой дислокации под действием ультразвука в неоднородном по пространству поле напряжений 119
Заключение 122
Литература 124
- Роль поперечного скольжения в процессах размножения дислокаций
- Моделирование поведения дислокаций при знакопеременном нагружении
- Условия перехода винтовой дислокации из основной плоскости скольжения в поперечную
- Особенности движения дислокации при ст и 6, принадлежащих зоне II диаграммы а-6
Введение к работе
К числу фундаментальных проблем физики твердого тела относится установление связи между макроскопическими характеристиками материалов, их структурно-чувствительными свойствами и микропроцессами и дефектами кристаллической структуры. Свойства кристаллов зависят не только от концентрации дефектов, но и от характера их движения и взаимодействия. При различных внешних воздействиях характер движения и взаимодействия дефектов может меняться, следствием чего может являться изменение физических свойств кристаллов. Воздействуя на кристалл различными полями, можно целенаправленно изменять систему его структурных дефектов, а, следовательно, и его физические свойства, что важно для прикладных целей и является одной из основных задач современного материаловедения. Одним из таких воздействий, широко использующихся на практике, является ультразвук. Ультразвуковое воздействие дает возможность изменять свойства кристаллов, меняя в широком интервале плотность дислокаций и обусловливая формирование особых дислокационных структур, не создающих в кристалле дальнодеиствующих полей напряжений. При ультразвуковом воздействии важную роль играет процесс поперечного скольжения дислокаций, поскольку в его отсутствие невозможно эффективное размножение дислокаций.
Происходящие в кристаллах процессы изменения структурных дефектов, как правило, не линейны, что определяет сложность их аналитического описания и требует численного решения соответствующих задач.
Целью данной работы являлось исследование методом ЭВМ-моделирования процесса движения дислокации с учетом поперечного скольжения под действием ультразвука в неоднородном по пространству поле упругих напряжений при различных параметрах задачи (частотах и амплитудах ультразвука, ориентациях образцов относительно направления ультразвуковой волны и др.). На примере щелочно-галоидных кристаллов впервые исследован процесс поперечного скольжения дислокаций в неоднородном по пространству поле напряжений, в широком интервале кристаллографических ориентации образцов относительно направления ультразвуковой волны и амплитуд ультразвука вплоть до критической, при которой начинается размножение дислокаций.
Определены типы траекторий, законы движения дислокаций и высоты выброса дислокации (расстояния проходимые дислокацией по плоскости поперечного скольжения).
Впервые установлена зависимость типов траекторий от амплитуды напряжения ультразвука ( т°) и кристаллографической ориентации образца относительно направления ультразвуковых колебаний, характеризуемого углом 0.
Впервые для всего множества значений т° и 6 установлены размеры и формы областей ("стартовых областей"), начиная движение из которых дислокация имеет однотипные траектории в первый период ультразвука.
Показано, что обратимые при ультразвуковом воздействии деформации в присутствии неоднородного по пространству поля упругих напряжений становятся необратимыми.
Тема данных исследований относится к одной из фундаментальных проблем физики твердого тела - проблеме влияния различных полей на физические свойства кристаллов. Приведенные в диссертации данные важны для более глубокого понимания причин и микромеханизмов изменения физических свойств кристаллов под действием ультразвука. Результаты могут быть использованы и для прикладных целей, например, для прогнозирования поведения материалов, подвергающихся вибрационным нагрузкам.
Положения выносимые на защиту:
1. Модернизированный метод моделирования на ЭВМ процесса движения дислокаций, с учетом поперечного скольжения под действием ультразвука в неоднородном по пространству поле упругих напряжений при длительном ультразвуковом воздействии. 2. Результаты исследования процесса поперечного скольжения дислокации в зависимости от параметров ультразвука и коэффициента динамической вязкости для кристаллов NaCI различной кристаллографической ориентации.
З. Типы траекторий дислокаций и их зависимости от параметров ультразвука, кристаллографической ориентации образца и стартовых координат дислокации.
4.Поперечное скольжение возможно при старте дислокации только из определенных областей пространства, форма, размер и расположение которых зависят от параметров ультразвука, кристаллографической ориентации образца и коэффициента динамической вязкости.
5.Зависимости высот выброса по плоскостям поперечного скольжения от амплитуды напряжения и частоты ультразвука, кристаллографической ориентации образца, коэффициента динамической вязкости.
Роль поперечного скольжения в процессах размножения дислокаций
При любых способах нагружения образцов поперечное скольжение играет важную роль в процессе размножения дислокаций. В работе [4] методом избирательного травления исследован процесс образования полос скольжения в деформированных постоянной нагрузкой кристаллах LiF и показано, что источники, генерирующие дислокации, формируются в результате двойного поперечного скольжения. Для эффективного размножения дислокаций при знакопеременной нагрузке необходимо поперечное скольжение даже в тех случаях, когда дислокации генерируются в определенной плоскости источниками (либо Франка-Рида [15-19], либо по новому механизму [20,21]). Для источника Франка-Рида это обусловлено тем, что в следующие друг за другом полупериоды источник испускает дислокации противоположных знаков, Дислокации, родившиеся за один полупериод и оставшиеся в первичной плоскости скольжения, аннигилируют в течение следующего полупериода [18,22], так как дислокации разных знаков двигаются навстречу друг другу. В то же время экспериментально показано, что плотность дислокаций при ультразвуковой деформации может возрастать на 3-4 порядка [23].
Во многих случаях, в особенности при ультразвуковом воздействии, экспериментальные исследования процесса поперечного скольжения и его аналитическое описание затруднены. Наблюдать экспериментально происходящий в объеме кристалла процесс движения дислокаций в объеме кристалла за времена, сравнимые с периодом ультразвуковых колебаний, не представляется возможным. Для изучения таких быстропротекающих процессов метод ЭВМ-моделирования оказывается не только удобным, но и единственно возможным. Преимуществом метода ЭВМ-моделирования является также то, что при изучении сложных явлений, зависящих от многих факторов, можно выявить влияние каждого фактора отдельно, что не удается сделать экспериментально.
Эффективность математического моделирования дислокационных процессов существенно зависит от правильности постановки задачи [24,25]. Чрезвычайно важным является выбор такого оптимального приближения, которое с одной стороны, наиболее полно отражало бы реальную ситуацию, а с другой - допускало бы достаточно простое решение на ЭВМ [24,26].
Моделирование развития полосы скольжения с использованием феноменологических параметров, характеризующих поперечное скольжение, было проведено Видерзихом [27]. При моделировании эволюции развития дислокационной структуры с учетом многократных актов поперечного скольжения, но без рассмотрения вызывающих их причин, были введены следующие параметры: q - число актов поперечного скольжения, испытываемых участками дислокации на единице площади в процессе ее движения по первичной плоскости легкого скольжения; р -вероятность возврата участка дислокации, претерпевшего поперечное скольжение, в плоскость легкого скольжения, параллельную первичной. В рамках этой модели параметры р и q остаются неизменными в процессе пластической деформации.
В развитие этих представлений в [28] к введенным Видерзихом параметрам добавили время задержки t3, то есть время от момента выхода участка дислокации в плоскость поперечного скольжения до момента образования новой замкнутой дислокационной петли.
Авторы [28] первичную плоскость скольжения совместили с плоскостью ху. Согласно [27], р на любом расстоянии z от первичной плоскости ху остается неизменным. Это приводит к экспоненциальному закону изменения вдоль z числа dQ - участков дислокации, вернувшихся в плоскость легкого скольжения в интервале от z до z+dz: dQ = [qp/b] exp(-pzAb) dz = [cfp/b] exp[p{h -z)/b] dz , (1.1) где b - модуль вектора Бюргерса; cf - доля сегментов, испытавших двойное поперечное скольжение и способных служить источниками Франка-Рида, если этому не припятствует взаимодействие участков дислокаций в параллельных плоскостях. Последнее условие выполняется, когда длина пробега участка дислокации h в поперечной плоскости (величина выброса) превосходит критическую /7Ф [27]: Л /7Ф= A Gb/[2rc(T0)]; 4 = %(1-v), (1.2) где т - внешнее напряжение, то - напряжение сопротивления движению дислокации типа трения покоя (стартовое напряжение), G - модуль сдвига, v - коэффициент Пуассона. Величина qf связана с q соотношением qf= q ехр(-рлкр/Ь). Следует отметить, что q в ряде случаев можно рассматривать как самостоятельный параметр, не вводя в рассмотрение величин q и р [29]. Для структур с малой плотностью дислокаций, когда их взаимодействием можно пренебречь по сравнению с действием внешнего напряжения, возможны как аналитическое описание, так и моделирование развития дислокационной структуры с учетом процесса поперечного скольжения [27,29,30]. С помощью аналитических методов получены законы нарастания со временем числа дислокаций в тонких полосах скольжения внутри кристалла [27.29J и вблизи его поверхности [30], распределения дислокационных петель в полосе скольжения по площадям и длинам, скорости поперечного расширения полосы скольжения [29].
Метод моделирования на ЭВМ развития дислокационных структур, примененный в [29-33], основан на использовании соотношений (1.1) и (1.2). При моделировании в плоскости легкого скольжения случайным образом с заданной плотностью распределялись точки, в которых возможен процесс поперечного скольжения. В соответствии с (1.1) величина выброса h в плоскости поперечного скольжения рассматривалась как случайная, распределенная в интервале (0, х ).
Моделирование поведения дислокаций при знакопеременном нагружении
В отличие от [10,13,14], при исследовании методом ЭВМ моделирования особенностей движения дислокаций под действием ультразвука для описания движения дислокации по плоскостям скольжения использовалось уравнение вязкого движения.
В общем случае уравнение движения носит интегро-дифференциальный характер из-за интегрального характера массы и силы самодействия дислокаций (в случае их гибкости и криволинейности) [35]. Из-за малости приведенной массы дислокации, малости времени движения и малости градиента поля напряжений в рассматриваемых случях, как и во многих других практически важных случаях, силой инерции можно принебречь по сравнению с силой трения [36]. Поэтому в уравнении движения был отброшен инерционный член, что обосновывается следующими соображениями [34,37-39]: - характерные времена движения Ті незадемпфированного сегмента длиной І в приближении, когда дислокационный сегмент рассматривается в виде струны, имеют величину порядка или более периода колебаний струны длиной Г/ l/ct, где Ct- скорость звука; - масса единичного элемента дислокационной линии составляет /W«pob2, где ро - плотность материала, b - модуль вектора Бюргерса; - порядок величины ускорения а можно оценить из соотношения а« v/ Ти Следовательно, отношение силы инерции к силе трения, если подставить типичные значения входящих в это выражение величин, будет [36]: (Ma)I{ Bv) {pob CtVi В0«1. здесь В - коэффициент динамической вязкости, a v - скорость движения элемента дислокации.
Как было указано в 1.2, при ультразвуковом воздействии в следующие друг за другом полупериоды источник Франка-Рида испускает дислокации противоположных знаков, и дислокации, родившиеся за один полупериод и оставшиеся в первичной плоскости скольжения, двигаются навстречу дислокациям, родившимся в следующий полупериод, и должны аннигилировать. То есть при ультразвуковом режиме напруження источник, генерирующий петли в одной плоскости, создает лишь ансамбль виртуальных дислокаций, которые возникают и исчезают в течение одного периода. Факт существования ансамблей короткоживущих дислокационных петель подтвержден экспериментально при исследовании дефекта модуля Юнга в кристаллах NaCI [40].
Для объяснения возможности генерации дислокаций при знакопеременной нафузке без учета поперечного скольжения Мотт предположил [41], что источники генерируют дислокации только в течение одного полупериода и запираются в течение следующего. Моделирование процесса размножения дислокаций в рамках модели Мотта показало, что такие "односторонние" источники быстро "запираются" полем образовавшегося скопления дислокаций [40]. Такие источники генерируют плоские скопления из небольшого числа (-10) дислокаций, что не обеспечивает наблюдаемого экспериментально увеличения плотности дислокаций.
Поскольку планарная модель источника не дает эффективного накопления дислокаций в ультразвуковом поле, то в работах [15,17], в которых проводилось моделирование образования полосы скольжения под действием ультразвука, в модель была введена возможность поперечного скольжения. В этих работах для описания движения дислокации по плоскости легкого скольжения также использовалось уравнение вязкого движения.
Для рассмотрения акта поперечного скольжения использовалась упрощенная модель источника дислокаций [17,18,22]. Было принято, что на следующем после образования замкнутой дислокационной петли этапе она заменялась парой разноименных винтовых дислокаций, располагавшихся по обе стороны от источника. Замена замкнутой петли парой разноименных винтовых дислокаций была сделана на основе предположения, что краевые компоненты дислокаций обладают в кристалле большой скоростью и удаляются из объема кристалла, тогда как винтовые компоненты остаются. Для учета поперечного скольжения в плоскости источника на расстоянии х вводилось протяженное препятствие, достигнув которого, дислокации переходят мгновенно в плоскость, параллельную плоскости источника и отстоящую от нее на расстоянии у = hi, в случае положительного знака дислокации, и в плоскость у = -h2, если знак дислокации отрицательный. Поле, создаваемое препятствием, не конкретизовалось. Величины hi и hz являлись параметрами задачи и варьировались.
Исследование в рамках этой модели показало, что при малой высоте выброса, меньшей критической величины Видерзиха пф (1.2), скопление состоит из виртуальных дислокаций и облака вакансий. Когда высота выброса больше критической, формируется скопление из дислокаций, скользящих по нескольким параллельным плоскостям, то есть формируется полоса скольжения. Необходимо отметить, что поле напряжений формирующейся полосы скольжения может как тормозить, так и стимулировать работу источника. Длина полосы скольжения зависит от времени работы источника. Для всех исследованных наборов параметров х , hi, h2 по прошествии времени 5Г (где Т - период ультразвуковых колебаний) зависимости длины полосы от времени становятся линейными, причем прямые имеют один наклон [42], то есть достигается установившаяся скорость удлинения полосы скольжения. Поскольку в полосе скольжения присутствуют винтовые дислокации разного знака, то в процессе релаксации это скопление приобретает дипольную структуру. Основным элементом дислокационной структуры на всех стадиях пластической деформации ультразвуком должны быть диполи и дипольные скопления. Этот вывод подтверждается электронно-микроскопическими исследованиями кристаллов Мд, Zn и МдО, деформированных ультразвуком [43,44].
Плотность дислокаций в дипольном скоплении будет выше, чем в скоплении дислокаций одного знака [18,22]. Такое различие в плотности дислокаций в полосах скольжения, образовавшихся при постоянной и знакопеременной нагрузках, подтверждается и экспериментально [45]. Поскольку тензорная плотность дислокаций в дипольных скоплениях, образовавшихся под действием ультразвука, близка к нулю, то подобная полоса скольжения не должна создавать дальнодействующих напряжений, что согласуется с экспериментальными данными [46].
Рассмотрение процесса формирования полосы скольжения на примере источника, находящегося в поле параллельной и одноименной с ним винтовой дислокации показало, что процесс формирования полосы зависит от амплитуды и частоты ультразвука, а также от кристаллографической ориентации образца по отношению к направлению, вдоль которого распространяется ультразвуковая волна, характеризуемому углом 0 [23]. Увеличение амплитуды приводит к тому, что формирование полосы скольжения становится возможным для больших значений угла в.
При фиксированном значении угла 0 число дислокаций в полосе скольжения растет вместе с ростом амплитуды ультразвука а0. При увеличении частоты ультразвука плотность дислокаций увеличивается при всех значениях угла 0. Максимальная плотность дислокаций в полосе, согласно данным [23], при прочих равных условиях достигается в этой модели при угле 0«25. Таким образом, работы [18,22,40] показали, что без поперечного скольжения эффективное размножение дислокаций под действием ультразвука невозможно. Необходимо подчеркнуть: в приведенных выше работах показано, что результат ультразвукового воздействия зависит от высот выбросов в плоскости поперечного скольжения генерированных источником дислокаций. В работе [47] проведено моделирование процесса поперечного скольжения дислокации под действием постоянной нагрузки с использованием уравнения вязкого движения дислокации. Переход дислокации из плоскости легкого в плоскость поперечного скольжения и обратно определялся соотношением компонент скалывающих напряжений, действующих в этих плоскостях. Рассматривался случай, когда пробная дислокация начинает свое движение при х 0 по основной плоскости скольжения из точки, удаленной от неподвижной дислокации (При этих предположениях поле, создаваемое задающей дислокацией в обеих плоскостях было много меньше стартовых напряжений в этих плоскостях І ті І тіст, IТ21 Т2СТ). Расчет проводился для кристалла Л/аСІ.
Условия перехода винтовой дислокации из основной плоскости скольжения в поперечную
Следуя [14], примем, что переход прямолинейной винтовой дислокации из основной плоскости скольжения (011) в плоскость (100) и обратно определяется соотношением компонент эффективных скалывающих напряжений, действующих в этих плоскостях. Тогда условие перехода можно получить из анализа следующей системы неравенств: \т1 т + т1\-т 0, (2.3) \т2а + т2\-т 0, (2.4) r rf , (2.5) rff -эффективные скалывающие напряжения, действующие в плоскостях скольжения и равные т?ф = {ті(т + г,)- signfav + г, f ! (2-7) тл 2-скалывающие компоненты поля внутренних напряжений, создаваемого винтовой задающей дислокацией 1 в плоскостях скольжения (011) и (100), которые при выбранном расположении дислокаций (рис.2.3) имеют вид [56]: _ кх _ ку х +у2 х +у где k=Gbl2n, G- модуль сдвига; а-напряжение, обусловленное cm внешней нагрузкой («внешнее напряжение»); m12 - факторы Шмида; т[ пороговые стартовые напряжения., при достижении которых дислокация начинает двигаться в плоскостях скольжения (011) и (100), соответственно. Дислокация будет двигаться в плоскости скольжения (011), если выполняются неравенства (2.3) и (2.5), и по плоскости скольжения (100) при выполнении (2.4) и (2.6). Пусть дислокация двигается в плоскости скольжения (011). По мере движения дислокации в неоднородном по пространству поле напряжения, а также при изменяющейся во времени внешней нагрузке, условия (2.3)-(2.6) могут измениться так, что дислокация выйдет в плоскость поперечного скольжения, в данном случае это плоскость (100). Затем условия движения могут снова измениться, и дислокация из плоскости скольжения (100) вернется в плоскость скольжения (011), параллельную исходной. Такой переход принято называть «двойным поперечным скольжением».
Однократным поперечным скольжением называем процесс, при котором дислокация переходит из одной плоскости скольжения в другую. Если с течением времени процессы однократного или двойного поперечного скольжения повторяются, то такую ситуацию будем называть многократным поперечным скольжением. Если в результате поперечного скольжения дислокация оказывается в плоскости скольжения параллельной первоначальной и отстоящей от нее на некоторое расстояние Н, то это расстояние Н между начальной и конечной плоскостями скольжения будем называть в дальнейшем «высотой выброса». Финальная высота выброса при многократном поперечном скольжении равна /- =ЕН/, где И, - величина выброса за один акт двойного поперечного скольжения.
Поскольку в работе рассматривается неоднородное по пространству поле внутренних напряжений в кристалле, то необходимо понять, где в этом поле может находиться в покое дислокация в начальный момент времени (то есть, чтобы в отсутствие внешней нагрузки в момент времени t=0 дислокация оставалась неподвижной).
На схемах, представленных на рис.2.4а,б, стрелками показаны направления сил, действующих в различных квадрантах плоскости XOY на пробную дислокацию со стороны внешней нагрузки и поля напряжений, создаваемого задающей винтовой дислокацией, расположенной в начале координат. Направление сил, обусловленных внешней нагрузкой, показано пунктирными стрелками, а сил, обусловленных полем задающей дислокации - сплошными стрелками. Рис.2.4а отвечает «положительному полупериоду ультразвука» (когда напряжение а больше 0), рис.2.4(б) - отрицательному полупериоду ультразвука.
Пусть внешняя нагрузка отсутствует. Задающая винтовая дислокация отталкивает пробную во всех точках (х,у) плоскости хоу. Если при этом пробная дислокация находится в таких областях (х,у), где выполняются условия (2.3), (2.5), то в отсутствие внешней нагрузки (о О) она будет перемещаться в основной плоскости скольжения, если выполняются условия (2.4) и (2.6), то дислокация будет двигаться в поперечной плоскости скольжения. Движение дислокации будет продолжаться до тех пор, пока не будут одновременно выполнены условия, что напряжения, действующие на пробную дислокацию со стороны неподвижной как в плоскости легкого, так и в плоскости поперечного скольжения станут меньше или равны соответствующим стартовым напряжениям: Х11 хіст и т2 Т2СТ (2.9).
Графически эта ситуация проиллюстрирована на рис.2.3. Дислокация будет оставаться неподвижной в поле напряжений задающей дислокации, если она располагается в области вне кругов с радиусами r1=k/2rlcm=1.905 мкм, центры которых находятся в точках с координатами (rv0) и (-rv0) (области с горизонтальной штриховкой на рис.2.3) и вне кругов с радиусами r2=k/2r2m=0.381 мкм, центры которых находятся в точках с координатами (0,г2) и (0,-г2) .
Особенности движения дислокации при ст и 6, принадлежащих зоне II диаграммы а-6
Перейдем теперь к анализу поведения дислокации при т-9, принадлежащих зоне II диаграммы рис.3.2. Как было сказано выше (гл.З), в этом случае при одном ультразвуковом воздействии (в отсутствие неоднородного по пространству поля напряжений) дислокация остается неподвижной.
При наличии поля задающей становится возможным движение дислокации, а ее траектория и закон движения, как и в предыдущем случае, зависят от амплитуды напряжения (а0), ориентации образца (угол 6) и стартовых координат. Пример карты стартовых областей приведен на рис.4.5а (ст=6 МПа, 9=73). На рис. 4.56 представлена центральная часть рис.4.5а в увеличенном масштабе; здесь также представлены схемы траекторий дислокации за первый период при старте ее из различных стартовых областей. Неподвижной дислокация остается только, если она находится в области D.
Стартуя из областей А, , дислокация не будет испытывать поперечного скольжения и при своем движении останется в первоначальной плоскости скольжения (011) (рис.4.5а). Если дислокация в начальный момент находится в области А , то в первую половину периода ультразвука она неподвижна, а во вторую половину периода движется в сторону уменьшения х. Начиная движение из области Лг , дислокация в первую половину периода движется в сторону увеличения х, а во вторую -остается неподвижной. При старте из этих областей перемещение дислокации по плоскости скольжения (011) происходит с остановками. В результате длительного воздействия ультразвука дислокация достигнет границы между областями Л/ и D и остановится. Если в начальный момент пробная дислокация находится в стартовых областях В/, Сг или W (рис.4.56), то ее движение в первый период может происходить поочередно по плоскостям скольжения (011) и (100), то есть дислокация испытывает поперечное скольжение. (Напомним, что из-за наличия сил трения ее движение будет «прерывистым»). Если в начальный момент дислокация находилась в области В-і , то в первую половину периода она неподвижна, а во вторую движется попеременно по плоскостям скольжения (011) и (100). Движение по плоскости скольжения (011) происходит в направлении убывания х, по плоскости (100) - в направлении увеличения у. При старте из области В2 движение по плоскости скольжения (011) происходит в первую половину периода в направлении увеличения х, а во вторую половину периода - по плоскости скольжения (100) в направлении увеличения у. Стартуя из области /і , дислокация в первую половину периода движется по плоскости скольжения (100) в направлении убывания у, во вторую - по плоскости скольжения (011) в сторону уменьшения х. Начиная движение из области Сг , она движется в первую половину периода попеременно по обеим плоскостям, а во вторую - неподвижна. Движение по плоскости легкого скольжения происходит в сторону увеличения х, а по поперечной плоскости - в сторону уменьшения у.
При длительном воздействии ультразвука дислокация, стартуя из области BY или /-Г, попадает в начале некоторого периода ультразвука в область А , при старте из области Вг или Сг - попадает в /Аг . Дальнейшее ее движение будет происходить так, как если бы она стартовала из областей А/. При старте из области Еу дислокация движется только во вторую половину периода ультразвука и только по плоскости (100), в направлении увеличения у. При старте из области Ег дислокация также движется по плоскости (100), но движение происходит только в первую половину периода и в направлении уменьшения у. Движение дислокации также прерывисто. При старте из этих областей дислокация не испытывает поперечного скольжения. В результате воздействия ультразвука дислокация, стартовавшая из области Ei или Ег , в какой-то момент окажется на границе с областью D, после чего будет оставаться неподвижной. Следовательно, стартуя из областей А/, В/, С2\ /-Г или Е/, дислокация, при длительном ультразвуковом воздействии в конце концов доходит до области D и останавливается. Важно подчеркнуть, что только стартуя из областей В/, С2 и W дислокация может испытать поперечное скольжение. В рассматриваемом интервале значений ст и Э (зона II рис.3.2) силы, действующей со стороны внешней нагрузки недостаточно, чтобы сдвинуть дислокацию (CT CTHI=TISV/77I(0) и o«jH2= 2StIm2(Q)). В присутствии задающей дислокации силы, обусловленные ультразвуком и полем задающей, в одну половину периода ультразвука сонаправлены, а в другую - направлены в противоположные стороны. Дислокация может двигаться только в том случае, когда эти силы сонаправлены. Таким образом, несмотря на знакопеременное нагружение, колебательное движение дислокации отсутствует, а имеет место поступательное "прерывистое" движение.
Форма и размер стартовых областей в зоне II, как и в зоне I, также зависят от амплитуды ультразвука и от кристаллографической ориентации образцов. Примеры областей старта для различных значений о0 и одного и того же Э при /=60 кГц и В=0,06 мПа-с представлены на рис.4.6 (а=6 МПа и 0=75) и рис.4.7 ( у=7,5 МПа и 0=75). Сравнение этих рисунков показывает, что при увеличении а0 и постоянном 0 размеры всех стартовых областей (А , В/, С2\ v ,/) увеличиваются.
Моделирование показало, что характер изменения формы и размера стартовых областей в зависимости от направления приложения нагрузки при 6, принадлежащем интервалам от 0 до 45 и от 45 до 90, различен. Это объясняется тем, что скалывающая компонента т2(9)авнешнего напряжения при изменении 6 имеет максимум при 6=45. На рис.4.5 и 4.6 изображены стартовые области при одном и том же с=6 МПа и разных значениях Є для случая е 45 (9=73 и 0=75, соответственно).
Из сравнения этих рисунков видно, что при увеличении угла Э сокращаются размеры всех стартовых областей (А/, В, , Ci, W ,Е/). При 9=90 оба фактора Шмида, а, следовательно, и скалывающие напряжения, обусловленные внешней нагрузкой, по обеим плоскостям скольжения равны нулю. Фактически ситуация становится такой, как в отсутствие внешнего поля. Дислокация во всей рассматриваемой области значений ху остается неподвижной.
В случае изменения угла 9 в интервале от 0 до 45 размер областей А! уменьшается с увеличением 9, размер областей Е/ растет, а размер областей В/, Сг и V имеет тенденцию к уменьшению.
При наличии поля задающей движение дислокации может начаться только, если она первоначально находилась в ограниченной области пространства вблизи неподвижной дислокации. При а0 и 9 из зоны II дислокация удаляется от задающей только на конечное расстояние либо по плоскости (011), либо по (100), либо дислокация в процессе своего движения может испытывать поперечное скольжение. Только при 9=90 дислокация всегда остается неподвижной.
