Dislokatsiyalar

Agar kristallning elektron mikroskopda olingan fotosuratiga qaralsa, atomlarning davriy jonlashishi ba’zi joylarda buzilishini ko’ramiz. Atom tekisliklari ketma-ket keladi (suratda atom qatorlari—bu tekisliklarning chekkalari ko’rinib turadi). Biroq «ortiqcha» tekislik paydo bo’lganda ideal kristall struktura yo’qoladi.

Bundan kristall panjaraning buzilish xarakterini 2-rasmdan yaqqol ko’rish mumkin. Rasmdan struktura muntazamligining buzilishi bir chiziq yaqin ida ro’y berishi ko’rinib turibdi. Shunday deyish mumkin: panjaraning nuqsoni muntazam tekisliklarning orasiga suqilib kirgan kristall yarimtekislik tufayli hosil bo’lgan. Kristalning bunday defekti chekka dislokatsiya (odatda u belgi bilan belgilanadi), yarimtekislik chekkasi dislokatsiya chizig’i deyiladi.

Kristall panjarada bo’ladigan defektning boshqa turi—vintsimon dislokatsiya. Buzilishlar yana bir chiziq yaqinida to’plangan. Bu chiziq atom tekisliklaridan iborat vint o’qidir. Rasmdan bu chiziqning buzilgan tekisliklarga perpendikulyar ekanligi ko’rinib turibdi, holbuki, chekka dislokatsiya chizig’i ortiqcha tekislikka parallel edi.

Umumiy holda dislokatsiyalar kristall panjaraning defektlari sifatida ba’zi chiziqlardan iboratdir. Bu chiziqlar, albatta, to’g’ri chiziq bo’lishi shart zmas (chekka va vintsimon dislokatsiyalardagiga o’xshash), ular xohlagancha egrilanishi mumkin. Biroq ular, albatta, berk chiziqlar bo’lishi yoki krital sirtida tugallanishi shart.

Jism ichida o’tkazilgan yuza birligini kesib o’tgan dislokatsiya chiziqlari soni dislokatsiya zichligi deb ataladi. Hatto mukammal monokristallarda ham dislokatsiyalar soni ko’p (~10° —10⁷ m^-2) bo’ladi. Kuchli deformatsiyalangan kristallarda, ayniqsa, metallarda, dislokatsiyalar zichligi 10¹⁵-10¹⁶ m^-2 ga yetadi.

Dislokatsiyalar zichligini aniqlashning eng keng tarqalgan usuli-sirtni maxsus tarkibli moddalar bilan yedirishdir. Sirt struktura buzilgan joylarda oson yemiriladi va dislokatsiya chiziqlarining sirtga chiqish uchlari yemirilgan chuqurchalar sifatida ko’rinadi.

Dislokatsiyalar tashqi kuchlar ta’sirida kristall ichida oson suriladi. Bunda atom tekisliklarining siljishi—kristallning plastik deformatsiyaga duch kelgani ko’rinib turibdi. Shunday qilib, qattiq jism plastikligi unda dislokatsiyalarning mavjudligiga va ularning siljish imkoniyatiga bog’liq ekan.

Sof monokristallarda ularga kuch ta’sir qilganida dislokatsiyalar oson siljiydi. Agar boshqa dislokatsiyalar, kristall donalarining chegaralari yoki aralashmalar mavjud bo’lsa, u holda dislokatsiyalar tormozlanadi va metallning mustahkamligi ortadi. Masalan, sof temirga uglerod aralashtirilsa, uning mustahkamligi ortadi va bu turli sortli po’lat olishda muhim omil bo’ladi.

Ikkinchi tomondan, mutloqo ideal kristallar dislokatsiyasiz maksimal mustahkamlikka ega bo’ladi, chunki plastik deformatsiyada bunday holda butun-butun atom tekisliklarini bir-biriga nisbatan siljitishga to’g’ri keladi, buning uchun esa ulkan energiya kerak.

Dislokatsiyalar kristallarning o’sish protsesslarida katta rol o’ynaydi. Kristallniig o’sishida har bir keyingi atom kristall panjarada to’g’ri o’rin olishi zarur bo’ladi. Agar atomlar qatlami hali butunlay to’lmagan bo’lsa, u holda atom qo’shnilarining yaqinidagi burchakka «o’tirib» oladi. Ana endi keyingi qatlam hosil bo’layotganida bu atom qaerga joylashishi kerak? Agar kristallda, masalan, vintsimon dislokatsiya bo’lsa, atom uning chizig’i yaqinida joylashishni afzal ko’radi va bu yerdan kelgusi qatlamning o’sishi boshlanadi. Natijada ichida vintsimon dislokatsiya o’rnashgan kristall o’sib yetishadi. Bu usul bilan faqat vintsimon dislokatsiyalardan iborat deyarli ideal kristallarni olish mumkin (ular shartli ravishda «mo’ylovlar» deb ataladi).

 Bunday kristallar massiv namunalardan taxminan 1000 marta mustahkamdir. Bu esa ideal kristallar uchun nazariy chegaraga yaqin. Afsuski, «mo’ylovlar»ning qalinligi odatda bor-yo’g’i bir necha mikrometrni tashkil qiladi, katta ideal kristallarni o’stirish usullari esa endi ishlab chiqilmoqda.