Малоугловые границы

В более общем случае малоугловой границы она не может скользить из-за непараллельности плоскостей скольжения состав­ляющих ее дислокаций.

Миграция границы может происходить только диффузионным путем, когда в зависимости от ориентации одни экстраплоскости достраиваются, а другие сокращаются, растворяясь с кромки. Например, на рис. 112 миграция в горизонтальном направлении несимметричной наклонной границы как единого целого должна быть связана с переползанием дислокаций, векторы Бюргерса которых перпендикулярны направлению миграции.

Угол разориентировки зерен или субзерен 0 определяет энергию малоугловой границы:

где Е_о и А — константы (Е_о пропорциональна модулю сдвига и вектору Бюргерса). Согласно этой формуле и многим экспери­ментальным данным с увеличением θ энергия малоугловой гра­ницы непрерывно возрастает.

Малоугловые границы — стенки дислокаций возникают при росте кристаллов из расплава (см. рис. 104), при пластической деформации и при дорекристаллизационном отжиге после холод­ной деформации. Образование стенок дислокаций, приводящее к подразделению кристалла на субзерна — полигоны (многоуголь­ники), называют полигонизацией. Если, например, до отжига в изогнутом кристалле дислокации были хаотично распределены по плоскостям скольжения (рис. 115, а), то в результате отжига при полигонизации они выстраиваются одна над другой в вертикальные стенки (рис. 115, б)[2]. Как, видно из сопоставления рис. 115, а и б, для выстраивания в стенку необходимо и скольжение, и переползание дислокаций.

Поля упругих напряжений отдельных дислокаций в стенке, накладываясь, в значительной мере взаимно уничтожаются (на рис. 115, 6 под областью разрежения от одной дислокации на­ходится область сгущения от другой дислокации). Этим и обес­печивается стабильность стенки. В результате поле упругих напряжений стенки, внутри которой дислокации отстоят одна от другой на расстоянии D, становится ничтожно малым при удале­нии по обе стороны от стенки на расстояние больше D. Следова­тельно, полученная при отжиге — полигонизации стенка дисло­каций в отличие от изолированных дислокаций не имеет дальнодействующего поля напряжений. Это относится, естественно, к стенке бесконечно большой протяженности. Стенка конечной протяженности по краям имеет дальнодействующее поле упругих напряжений (из-за его нескомпенсированности).

Малоугловая граница упруго взаимодействует с отдельными дислокациями. На рис. 116 показан один из возможных вариантов такого взаимодействия: дислокации того же знака, что и дислока­ции в стенке, отталкиваются от стенки в незаштрихованной области и притягиваются к ней в заштрихованных областях. Если дислокация находится в точке Р, то она переползанием может попасть в область притяжения (путь PQ) и затем сколь­жением пристроиться к стенке, продолжив ее (путь QR). Такое сочетание переползания и скольжения является одним из механизмов полигонизации (см. также рис. 115).

Малоугловая граница при­тягивает к себе точеч­ные дефекты, в том числе и примесные атомы, вследствие упругого взаимодействия с ними дислокаций, составляю­щих границу. Это притяже­ние, как вытекает из сказан­ного выше, реализуется в зоне, простирающейся всего на несколько межатомных расстояний от границы. Примесные атмосферы тормо­зят миграцию малоугловых границ, стабилизируя суб­структуру.