Вышедшие номера
Коллективное взаимодействие точечных дефектов с движущейся винтовой дислокацией
Малашенко В.В.1
1Донецкий физико--технический институт Академии наук Украины, Донецк, Украина
Поступила в редакцию: 26 июля 1996 г.
Выставление онлайн: 17 февраля 1997 г.

Взаимодействие движущейся дислокации с точечными дефектами в зависимости от ее скорости и концентрации дефектов может иметь либо характер независимых столкновений, либо коллективный характер. Область независимых столкновений краевой дислокации с дефектами исследовалась в [1-4]. В области коллективного взаимодействия дефектов с краевой дислокацией, согласно [5,6], в спектре дислокационных колебаний возникает активация, а сила торможения становится линейной функцией скорости. Сила торможения винтовой дислокации в области независимых столкновений, согласно [7], также линейно зависит от скорости. В настоящей работе исследовано коллективное торможение винтовой дислокации. Уравнение движения винтовой дислокации имеет вид m [ (d2X(z,t))/(d t2) +delta(d X(z,t))/(d t) -c2(d2X(z,t))/(d z2) ] =b [ sigma0+Ni=1sigmaz y,1d(vt+w;z) ], (1) где использованы те же обозначения, что и в работе [6]. Вектор Бюргерса параллелен оси OZ, дислокация движется вдоль оси OX. Далее с помощью метода, использованного в [5,6], разложим sigmaz y,1d(v t+w;z) до второго порядка по w и заменим нелинейное взаимодействие дислокации с дефектами движением в усредненном поле. Наличие этого поля проявится в возникновении активации в спектре колебаний дислокации E(pz)=(Delta2+c2p2z)1/2. Уравнение для определения активации в спектре колебаний винтовой дислокации имеет вид Delta2= (n b2)/((2pi)3m2) (d3p p2x |sigmaz y( p)|2)/(c2p2z+Delta2-v2p2x), (2) где n --- концентрация дефектов. Уравнения (1), (2), а также и интеграл для силы торможения винтовой дислокации отличаются от соответствующих уравнений для краевой дислокации только лишь заменой компоненты тензора sigmaxy на sigmazy, однако это отличие оказывается весьма существенным, особенно при вычислении силы торможения. Так, в случае краевой дислокации активация в спектре дислокационных колебаний существовала лишь в области коллективного взаимодействия v<ve d=c(n0varkappa2)1/3~ c R/Lv, где n0=n R3, активация по порядку величины равнялась Deltae d~ c/Lv, т. е. и граница области существования, и величина щели определялись средним расстоянием между дефектами в объеме Lv~ n-1/3. В случае винтовой дислокации активация существует при любых скоростях скольжения, а ее величина определяется средним расстоянием между дефектами в плоскости скольжения Ls~ n-1/2. Deltascr ~ c R-1varkappa n01/2 ~ c/Ls. (3) Активация в спектре колебаний винтовой диcлокации меньше активации в спектре краевой, (Deltascr/Deltaed)~(n0varkappa2)1/6. Для значений n0~10-4 и varkappa~10-1 получим, что Deltascr на порядок меньше Deltaed, а величина Deltascr~1010s-1. Вычисление силы торможения произведем так же, как и в [5,6], заменив sigmaxy на sigmazy. Получим, что в области независимых столкновений (v>vscr~ cvarkappasqrt(n0)sqrt сила торможения линейно зависит от скорости движения Fscr=-Bdv, где Bd~ n0varkappa2mu b/c, что согласуется с результатом [7], а в области коллективного взаимодействия (v<vscr) эта зависимость имеет вид F~mu b v3/c3, сила не зависит от концентрации дефектов. Сравним теперь силу торможения винтовой и краевой дислокации при различных скоростях. 1) c(n0varkappa2)1/3<v<< c. В этой области дефекты взаимодействуют независимо друг от друга как с винтовой, так и с краевой дислокацией. Отношение сил торможения равно Fscr/Fed~ v2/c2<<1. 2) cvarkappa n01/2<v<c(n0varkappa2)1/3. В этой области взаимодействие дефектов с краевой дислокацией носит коллективный характер, с винтовой --- характер независимых столкновений. Отношение сил торможения Fscr/Fed ~(n0varkappa2)2/3~Delta2ed/omegaD2, где omegaD=c/b. Здесь также Fscr<< Fed, так как n0~10-2-10-7, varkappa~10-1. 3) v<cvarkappasqrt(n0)sqrt. Взаимодействие и с винтовой, и с краевой дислокацией являетcя коллективным. Отношение сил торможения следующее: Fscr/Fed ~(n0varkappa2)-1/3v2/c2 ~(Deltaed2/Deltascr2)v2/c2<<1. (4) Различное поведение краевых и винтовых дислокаций в данном случае объясняется, видимо, различной симметрией этих дислокаций, и как следствие различной симметрией действующих на них напряжений. В статическом случае это различие не является существенным и не проявляется. В рассматриваемом здесь динамическом случае появляются два новых выделенных направления: направление движения дислокации (скорость скольжения v) и направление распространения возмущений дислокационной формы (вдоль дислокации со скоростью c). Напомним, что исследуемый механизм диссипации заключается в перекачке кинетической энергии поступательного движения дислокации в энергию ее поперечных колебаний. Отметим также, что красные и винтовые дислокации демонстрируют существенно различное динамическое поведение в постоянных электрических и магнитных полях. Так, краевые дислокации в отличие от винтовых могут перемещаться под действием постоянного магнитного [8] и электрического [9] полей.
  1. В.И. Альшиц, В.Л. Индебром. УФН, 115, 1, 3 (1975)
  2. A. Ookawa, K.J. Jazu. Phys. Sos. Jap. 18, Suppl 1, 36 (1963)
  3. R.B. Swarz. Phys. Rev. B21, 12, 5617 (1980)
  4. V.D. Natsik, K.A. Chishko. Crystal. Res. Technol. 19, 6, 763 (1984)
  5. V.V. Malashenko, V.L. Sobolev, B.I. Khudik. Phys. Stat. Sol. (b) 143, 2, 425 (1987)
  6. В.В. Малашенко, В.Л. Соболев, Б.И. Худик. ФТТ 29, 5, 1614 (1987)
  7. В.В. Малашенко. ФТТ 32, 2, 645 (1990)
  8. В.И. Альшиц, Е.В. Даринская, Е.А. Петржик. ФТТ 33, 10, 3001 (1991)
  9. Н.А. Тяпунина, Э.П. Белозерова. УФН 156, 4, 683 (1988)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.