1.7.1 Вплив програмного навантажування на розвиток процесів релаксації напруги

Зсувна пластична деформація кристалічних тіл визначається перш за все індивідуальними властивостями дислокацій. Дослідження динамічної поведінки дислокацій дають достатньо повну інформацію про взаємодію рухомих дислокацій як з кристалічною решіткою, так і з її дефектами. З цієї точки зору дислокації можна використовувати як чутливий індикатор структурного стану кристала, що дозволяє оцінювати величину локальної внутрішньої напруги, визначати величину потенційних бар'єрів, закономірності їх розподілу в площині ковзання.

За характером зародження дислокацій і еволюцією дислокаційної структури можна робити висновки про ступінь однорідності структури кристала. З цієї точки зору представляють інтерес дослідження впливу програмного навантажування на еволюцію дислокаційної структури і рухливість дислокацій в монокристалах з використанням методу виборчого травлення. За величиною стартової напруги і довжиною вільного пробігу дислокацій під дією прикладеного навантаження можна судити про висоту і розподіл потенційних бар'єрів, що перешкоджають руху дислокацій в площині ковзання кристала. Вплив програмного навантажування на рухливість свіжих дислокацій проявляється в їх блокуванні і в підвищенні динамічного опору руху дислокацій. Якщо свіжі дислокації вводяться після програмного навантажування, то в основному виявляється ефект підвищення динамічного опору, оскільки статичне блокування дислокацій не встигає відбутися за час від їх введення і до навантаження.

Для виявлення ефекту закріплення свіжих дислокацій в процесі програмного навантажування визначалася стартова напруга дислокацій, введених в кристал до програмного навантажування. Ефект статичного блокування дислокацій при старінні під плавно зростаючим навантаженням істотно більше величини приросту динамічного опору руху дислокацій. Збільшення динамічного опору може бути наслідком вирівнювання висот потенційних бар'єрів в площині ковзання за рахунок виникнення при старінні під навантаженням впорядкованої сітки домішкових і вакансійних комплексів, які створюють більший динамічний опір руху дислокацій, ніж окремі довільно розподілені крапкові дефекти. З іншого боку, відхід атомів домішок і вакансій в комплекси відповідає очищенню матриці і збільшенню рухливості дислокацій між бар'єрами [2].

Оскільки стартова напруга дислокацій в процесі програмного навантажування підвищується, то зростання швидкості дислокацій після програмування слід пояснити, головним чином, не скороченням часу подолання дислокаціями стопорів, а збільшенням їх руху між стопорами. Це узгоджується з тим фактом, що скупчення крапкових дефектів, що виникають в процесі програмного навантажування, на дислокаціях сприяє очищення матриці від домішок і крапкових дефектів і збільшенню відстані між бар'єрами.

Таким чином, підвищення ступеня досконалості і структурної однорідності кристалів в результаті програмного навантажування призводить до зростання стартової напруги дислокацій, звуження спектру дислокацій по стартовій напрузі і до збільшення рухливості дислокацій.

Вплив режиму програмного наванажування на розвиток процесів ковзання і двійникування при подальшій статичній деформації стискуванням детально вивчався на кристалах фтористого літію, кальцію, берилію [14]. Оскільки програмне навантажування супроводжується релаксацією локальних перенапружень і підвищенням структурної однорідності, воно призводить до збільшення напруги початку гетерогенного зародження дислокацій, з одного боку, і до полегшення процесу розмноження дислокацій по механізму поперечного ковзання із-за очищення матриці кристала, з іншого.

Якщо для початкових зразків характерне плавне збільшення кількості «свіжих» дислокацій із зростанням напруги, то у програмно зміцнених слід відзначити як підвищення напруги початку розмноження дислокацій, так і різке зростання швидкості їх розмноження. Це явище - приклад збільшення ступеня зародження дислокацій у програмно навантажуваних кристалів унаслідок підвищення структурної однорідності кристала і зростання критичної напруги початку роботи джерел дислокацій.

Про релаксацію перенапружень і підвищення сруктурної однорідності в процесі програмного навантажування свідчить зміна дислокаційної структури тих місць кристала, де заздалегідь були штучно створені локальні перенапруження уколом індентора приладу ПМТ-3. При програмному навантажуванні кристалів з уколами (ще в пружній області) відбувається емісія дислокацій з променів дислокаційної розетки. При подальшому швидкому навантажуванні цих кристалів смуги ковзання виникають одночасно в зоні відбитку (уколу) і по всій довжині поверхні. У початкових же кристалів зародження дислокацій і виникнення смуг ковзання має місце перш за все в районі уколу і при дуже малих навантаженнях.

Відомо, що метали, які мають гексагональну щільноупаковану решітку, відрізняються високим ступенем анізотропії фізико-механічних властивостей. Особливо різко анізотропія виражена у берилія. Показано, що в процесі відпалу під поволі зростаючим навантаженням в монокристалах берилія відбувається перерозподіл атомів домішок з одних кристалографічних площин на інші. В результаті цього процесу реєструється неоднаковий вплив програмного навантажування на величину критичної сколюючої напруги початку різних видів ковзання і зміну величини анізотропії опору пластичної деформації. Чим більше відношення значень критичної сколюючої напруги призматичного і базисного ковзання, тим більше ступінь анізотропії опору пластичній деформації.

Неоднаковий вплив програмного навантажування на опір деформації ковзанням і двійникуванням в різних кристалографічних площинах і як, наслідок, зміну ступеню анізотропії деформації, можна пояснити тим, що при відпалі кристалів під навантаженням відбуваються процеси перерозподілу атомів домішок (крапкових дефектів) з кристалографічної площини з більшою їх концентрацією на базисну площину. Відомо, що стійкі двійникові прошарки в кристалах утворюються переважно в місцях локальних концентрацій напруги. Перерозподіл домішок і інших дефектів решітки в енергетично вигідні місця, релаксація напруги за рахунок мікрозсувів, що відбуваються в процесі програмування - одна з причин підвищення критичної напруги двійникування кристалів [16].