Зависимость прочности от плотности дислокаций
Автор John Dots задал вопрос в разделе Естественные науки
Как влияет количество дислокаций на механические свойства металлов? (материаловедение) и получил лучший ответ
Ответ от Моби Дик[гуру]
Наличие определенного небольшого числа дислокаций в кристаллах металла делает его более мягким в сравнении с металлом без дислокаций. Но при увеличении плотности дислокаций прочность и жесткость металла увеличиваются. Это объясняется тем, что увеличение плотности дислокаций ведет к образованию как параллельных друг другу дислокаций, так и дислокаций в разных плоскостях и направлениях. Таким образом, дислокации мешают перемещению друг друга и прочность повышается. Аналогично, прочность повышается при наличии других дефектов, мешающих перемещению дислокаций: например, в случае со сталью роль таких дефектов играет небольшое количество атомов углерода.
Собственно, сопротивление металлов пластическим деформациям растет с увеличением плотности ρ дислокаций,
ρ = Σ(L)/V,
где L - длины дислокаций, пропорционально
G*√ρ,
где G - модуль сдвига.
Если сильно увеличить плотность дислокаций, то по той причине, что скопления дислокаций являются концентраторами внутренних напряжений, в металле появятся микроскопические трещины. Это приведет к снижению его прочности (не путать с твердостью) .
Кроме того, по причине увеличения плотности дислокаций увеличивается величина удельного сопротивления, средняя скорость кристаллической диффузии (не совсем механические свойства, но знать полезно).
Хорошее качество поверхности и защита от коррозии способствует увеличению сопротивления усталости. Однако, несмотря на наличие таких эффективных средств исследования, как электронная микроскопия, многое в механизме усталости остаётся неясным. Усталость является особенно серьёзной проблемой для металлов и сплавов, так как эти материалы широко используются в машинах и конструкциях, подвергающихся действию периодически меняющихся нагрузок. Итак, на прочность кристаллических материалов влияют дислокации, их движение и взаимодействие, а также другие дефекты, встречающиеся в кристаллах.