Теория дислокаций является важной и существенной частью физики твердого тела. Совокупность полученных к настоящему времени данных
: показывает, что дислокации являются непременной составляющей структуры всех реальных кристаллов. Гипотеза о дислокациях как дефектах кристаллической решетки, определяющих механические свойства кристаллов, превратилась в подтвержденный экспериментами реальный факт. Более того, оказалось, что дислокации в весьма значительной мере влияют и на многие другие физические свойства твердых тел: электрические, магнитные, тепловые и т. д. Поэтому рассмотрение проблем физики твердого тела на современном уровне невозможно без детального знания дислокаций и их свойств.
! В связи с этим в последние годы курсы по теории дислокаций (под тем
или иным названием) включаются в программы подготовки специальностей физического, химического и материаловедческого профиля советских и зарубежных вузов. Назрела настоятельная необходимость и в соответствующем учебнике. Однако, как и во всякой новой развивающейся области науки, многие важные вопросы дислокационной теории сосредоточены главным образом в периодической литературе, а специалисты, занимающиеся изучением дислокаций и их приложений, предпочитают полученные результаты обобщать в монографиях. Такие книги, как, например, широко известные монографии В. Т. Рида (1957 г.), А. X. Коттрелла (1958 г.), Ван Бюрена (1962 г.), Ж. Фриделя (1964 г.), кроме того, что они в значительной мере уже морально устарели, даже просто по характеру изложения материала не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к современному учебнику по физике твердого тела. Вышедшая в 1968 г. в русском переводе книга Д. Халла «Введение в дислокации» не может рассматриваться как учебник, соответствующий уровню развития теории дислокаций, а скорее является полезным пособием для желающих впервые ознакомиться с понятием о дислокациях. Предлагаемая советскому читателю книга Дж. П. Хирта и И. Лоте является, по существу, первой попыткой создать серьезный учебник по теории дислокаций, пригодный как для студентов различных специальностей, так и для широкого круга аспирантов, научных работников и инженеров, интересы которых связаны с физикой твердого тела. Авторы книги хорошо известны своими многочисленными и важными работами в самых различных областях теории дислокаций, так что излагаемый материал в значительной степени является оригинальным.
В книге последовательно излагаются фундаментальные разделы теории дислокаций, посвященные геометрическим и упругим свойствам дислокаций; динамике дислокаций; влиянию температуры на равновесные свойства дислокаций; взаимодействию дислокаций между собой и с точечными дефектами; дислокационной кинетике. Кроме того, коротко рассматриваются некоторые вопросы приложения теории дислокаций (деформационное и дис-
с
ОГЛАВЛЕНИЕ
От редакторов перевода .................. ......... 5
Предисловие................................ 7
Часть I. Дислокация в изотропной непрерывной среде
Глава 1. Вводная часть......................... 9
1.1. Введение............................. !1
1.2. Предпосылки появления теории дислокаций............ 9
1.3. Некоторые элементарные геометрические свойства дислокаций ... 19 Задачи ................................ 24
Глава 2. Упругость........................... 25
2.1. Введение............................. 25
2.2. Классическая линейная теория упругости.............. 25
2.3. Преобразование напряжений, деформаций и упругих постоянных . . 30
2.4. Теория упругости изотропных тел................. 33
2.5. Плоское деформированное состояние................ 35
2.6. Реакция изотропной среды на сосредоточенную силу......... 36
2.7. Взаимодействие между внутренними и внешними напряжениями ... 40
2.8. Некоторые общие принципы.................... 44
Задачи ................................ 45
Г л а в а 3. Теория прямолинейных дислокаций................ 45
3.1. Введение............................. 45
3.2. Винтовые дислокации....................... 46
3.3. Силы изображения для винтовых дислокаций............ 53
3.4. Краевые дислокации ....................... 56
3.5. Силы изображения для краевых дислокаций............. 64
3.6. Произвольная прямолинейная дислокация ............. 66
3.7. Прямолинейные дислокации в анизотропной среде.......... 68
Задачи ................................ 68
Глава 4. Теория криволинейных дислокаций................ 70
4.1. Введение............................. 70
4.2. Консервативное и неконсервативное движение ........... 70
4.3. Смещения, вызываемые криволинейной дислокацией......... 71
4.4. Напряжения, вызываемые криволинейной дислокацией ....... 74
4.5. Энергия взаимодействия двух дислокационных петель........ 76
4.6. Сила, действующая на дислокационную петлю............ 78
4.7. Собственная энергия дислокационной петли .'............ 78
Задачи ................................ 79
Глава 5. Расчет взаимодействия дислокаций................ 79
5.1. Введение............................. 79
5.2. Энергия и сила взаимодействия между двумя параллельными прямолинейными дислокациями..................... 80
5.3. Энергия взаимодействия двух коаксиальных круговых петель .... 83
5.4. Энергия и сила взаимодействия между двумя непараллельными прямолинейными дислокациями ..................... 85
5.5. Сила взаимодействия прямого отрезка дислокации с элементом длины другой дислокации ......................... 87
5.6. Поля напряжений прямого отрезка дислокации.......... 92
5.7. Общий случай сил изображения.................. 97
Задачи................................ 100
Глава 6. Расчет собственной энергии дислокации............. 100
6.1. Введение............................. 100
6.2. Энергия ломаной дислокационной линии.............. 101
6.3. Аналитические выражения для \\?ц................. 104
6.4. Энергия дислокационных петель.................. 107
6.5. Понятие линейного натяжения................... 111
Задачи ................................ 114
Глава 7. Динамика дислокаций..................... 115
7.1. Введение............................. 115
7.2. Движущаяся винтовая дислокация ................ 115
7.3. Движущаяся краевая дислокация................. 120
7.4. Излучение колеблющейся дислокации ............... 125
7.5. Общая динамическая теория ................... 129
7.6. Равномерное движение винтовой дислокации в рамках общей теории . . 134
7.7. Ускоренное движение винтовой дислокации ............ 136
7.8. Силы радиационного трения и импульс дислокации......... 139
Задачи................................ 145
Часть II. Влияние на свойства дислокации кристаллической структуры
Глава 8. Влияние периодичности кристаллической решетки......... 147
8.1. Введение............................. 147
8.2. Дислокационная модель Пайерлса — Набарро ........... 148
8.3. Энергия несовпадения и энергия ядра............... 153
8.4. Энергия Пайерлса......................... 157
8.5. Упругая энергия перегибов.................... 169
8.6. Энергия и конфигурация перегибов ................ 175
8.7. Периодичность энергии перегиба ................. 178
8.8. Линейное натяжение в модели перегибов.............. 179
8.9. Ступеньки ............................ 181
Задачи ................................ 185
Глава 9. Системы скольжения полных дислокаций............. 185
9.1. Введение............................. 185
9.2. Полные дислокации........... ............ 186
9.3. Системы скольжения в кристаллах................. 188
9.4. Приведенные касательные напряжения............... 200
9.5. Независимые системы скольжения ................ 204
9.6. Системы скольжения в кристаллах со свободной поверхностью . . . 211 Задачи ................................ 212
Глава 10. Частичные дислокации в гранецентрированных кубических металлах 213
10.1. Введение............................. 213
10.2. Дефекты упаковки в г. ц. к.-кристаллах.............. 213
10.3. Частичные дислокации в г. ц. к.-кристаллах............. :219
10.4. Группы частичных дислокаций в г. ц. к.-кристаллах........ 228
10.5. Дефекты упаковки внедрения................... 241
10.6. Силы, действующие на частичные дислокации............ 244
10.7. Барьер Пайерлса для частичной дислокации............. 245
Задачи................................. 246
Глава 11. Частичные дислокации в других структурах.......... 247
11.1. Введение............................. 247
11.2. Гексагональная плотноупакованная решетка............ 247
11.3. Объемноцентрированная кубическая решетка............ 256
11.4. Решетка типа алмаза....................... 262
11.5. Слоистые структуры......................., 270
11.6. Сверхдислокации в упорядоченных структурах........... 270
11.7. Сверхструктура типа р-латуни................... 271
11.8. Сверхструктура типа Cu3Au.................... 276
Задачи...............,................. 279
597
Глава 12. Дислокации в ионных кристаллах................ 279
12.1. Введение............................. 279
12.2. Структура дислокаций...................... 280
12.3. Ступеньки и перегибы на краевых дислокациях........... 284
12.4. Геометрическое рассмотрение ................... 286
12.5. Криволинейные смешанные дислокации............... 291
12.6. Пересечение ступенек и перегибов ................ 292
12.7. Влияние заряда на деформацию.................. 294
12.8. Многовалентные ионные кристаллы ................ 295
Задачи................................ 295
Глава 13. Дислокации в анизотропной упругой среде............ 296
13.1. Введение............................. 296
13.2. Усредненные упругие -постоянные ................. 297
13.3. Прямолинейные дислокации в анизотропной среде.......... 305
13.4. Некоторые простые решения анизотропных уравнений....... 311
13.5. Расчеты для гексагональных кристаллов.............. 318
13.6. Расчеты для кубических кристаллов ................ 321
Задачи................................ 326
Часть III. Взаимодействие дислокаций и точечных дефектов при конечной температуре
Глава 14. Равновесная концентрация дефектов............... 328
14.1. Введение............................. 328
14.2. Термические перегибы....................... 328
14.3. Термические ступеньки ...................... 334
14.4. Равновесие собственных точечных дефектов с дислокациями ..... 336
14.5. Равновесие растворенных атомов ................. 342
14.6. Флуктуации в областях выделений второй фазы........... 350
14.7. Заряженная краевая дислокация ................. 351
Задачи................................. 357
Глава 15. Процессы скольжения и переползания при наличии диффузии .... 358-
15.1. Введение............................. 358
15.2. Скольжение в результате преодоления барьера Пайерлса..... 359
15.3. Приложения теории парных перегибов к внутреннему трению .... 368
15.4. Переползание, определяемое диффузией .............. 374
15.5. Переползание дислокаций со ступеньками.............. 384
15.6. Переползание расщепленных дислокаций ............. 392.
Задачи................................ 394
Глава 16. Скольжение дислокаций со ступеньками............. 395
16.1. Введение............................. 395
16.2. Ступеньки, порождающие вакансии................ 395
16.3. Ступеньки, порождающие межузлия ................ 401
16.4. Винтовые дислокации со ступеньками разных знаков......... 402
16.5. Расщепленные ступеньки ..................... 405
Задачи ................................ 412
Глава 17. Движение дислокаций в кристалле, пересыщенном вакансиями . . . 412
17.1. Введение............................. 412
17.2. Силы, вызывающие переползание.................. 413
17.3. Зарождение скоплений вакансий ................. 414
17.4. Переползание прямолинейных дислокаций............. 418
17.5. Источники Бардина — Херринга ................. 419
17.6. Геликоидальные дислокации.................... 422
17.7. Тетраэдры дефектов упаковки................... 432
Задачи................................. 433
Глава 18. Влияние растворенных атомов на движение дислокаций ..... 433
18.1. Введение............................. 433
18.2. Диффузия, связанная с движением потенциальных барьеров .... 435
18.3. Торможение дислокации атмосферой Коттрелла........... 442
18.4. Торможение дислокации атмосферой Снука ............ 452
18.5. Влияние ядра дислокации..................... 456
18.6. Описание процесса деформации .................. 462
18.7. Другие примеры влияния примесей................. Часть IV. Группы дислокаций
Глава 19. Границы зерен........................ 473
19.1. Введение............................. 473
19.2. Дислокационные модели границ зерен ............... 477
19.3. Частные случаи границ...................... 484
19.4. Локальные взаимодействия при образовании устойчивых границ . . . 489
19.5. Напряжения вблизи границ зерен................. 495
19.6. Энергия границ зерен ...................... 498
19.7. Другие эффекты на границах.................... 502
Задачи ................................ 504
Глава 20. Источники дислокаций..................... 505
20.1. Введение............................. 505
20.2. Источники Франка — Рида .................... 505
20.3. Механизм двойного поперечного скольжения............ 507
20.4. Зарождение вакансиоиных дисков ................. 509
20.5. Зарождение скользящих петель .................. 509
20.fi. Границы зерен как источники .................. 511
20.7. Кинематические источники .................... 511
Задачи................................. 513
Глава 21. Дислокационные скопления................... 514
21.1. Введение............................. 514
21.2. Скопление как сверхдислокация.................. 515
21.3. Двустороннее скопление...................... 515
21.4. Одностороннее скопление в отсутствие напряжения......... 519
21.5. Одностороннее скопление под действием напряжения......... 521
21.6. Разорванная граница наклона................... 525
21.7. Трещина раскола......................... 527
21.8. Некоторые приложения теории к явлениям макроскопического течения 528 Задачи ................................ 531
Глава 22. Взаимодействие дислокаций................... 532
22.1. Введение............................. 532
22.2. Пересечение полных дислокаций.................. 532
22.3. Образование ступенек при пересечении дислокаций......... 535
22.4. Барьеры, создаваемые расщепленными дислокациями........ 537
22.5. Поперечное скольжение...................... 542
Задачи ................................ 544
Глава 23. Деформационное двойникованис................. 545
23.1. Введение............................. 545
23.2. Кристаллография двойникования ................. 540
23.3. Полюсные механизмы двойникования................ 549
23.4. Другие механизмы возникновения двойников '........... 554
23.5. Явления на двойниковых границах ................ 557
Задачи ................................ 562
Приложение I. Упругие постоянные .................... 562
Приложение II. Поверхностная энергия .................. 564
Литература ................................ 565
Предметный указатель........................... 584
Именной указатель ............................ 590
Цена: 500руб.
