Don chegarasini mustahkamlash
Don chegarasini mustahkamlash (yoki Hall-Petch mustahkamlash) - bu materiallarning o'rtacha kristallit (don) hajmini o'zgartirish orqali mustahkamlash usuli. Bu don chegaralari dislokatsiyalar uchun engib bo'lmaydigan chegaralar ekanligi va don ichidagi dislokatsiyalar soni qo'shni donada stressning qanday paydo bo'lishiga ta'sir qilishini kuzatishga asoslanadi, bu oxir-oqibat dislokatsiya manbalarini faollashtiradi va shu bilan qo'shni donning deformatsiyasini ta'minlaydi., ham. Shunday qilib, don hajmini o'zgartirish orqali don chegarasida to'plangan dislokatsiyalar soniga va hosildorlikka ta'sir qilish mumkin. Masalan, plastik deformatsiyadan keyin issiqlik bilan ishlov berish va qotib qolish tezligini o'zgartirish don hajmini o'zgartirish usullaridir. Don chegarasini mustahkamlashda don chegaralari dislokatsiyaning keyingi tarqalishiga to'sqinlik qiladigan pin nuqtasi vazifasini bajaradi. Qo'shni donalarning panjara tuzilishi yo'nalishi bo'yicha farq qilganligi sababli, dislokatsiya yo'nalishini o'zgartirishi va qo'shni donaga o'tishi uchun ko'proq energiya talab qilinadi. Don chegarasi, shuningdek, dona ichidagiga qaraganda ancha tartibsiz bo'lib, bu dislokatsiyalarning uzluksiz sirpanish tekisligida harakatlanishiga ham to'sqinlik qiladi. Ushbu dislokatsiya harakatiga to'sqinlik qilish plastiklikning boshlanishiga to'sqinlik qiladi va shuning uchun materialning oquvchanligini oshiradi. Amaldagi stress ostida, Frank-Read manbalari tomonidan yaratilgan mavjud dislokatsiyalar va dislokatsiyalar kristalli panjara bo'ylab don chegarasiga duch kelgunga qadar harakat qiladi, bu erda turli donalar orasidagi katta atom mos kelmasligi dislokatsiya harakatining davom etishiga qarshi turish uchun itaruvchi stress maydonini yaratadi. Ushbu chegaraga ko'proq dislokatsiyalar tarqalib borar ekan, dislokatsiyalar klasteri chegaradan o'ta olmaganligi sababli dislokatsiya "yig'ish" sodir bo'ladi. Dislokatsiyalar itaruvchi kuchlanish maydonlarini hosil qilganligi sababli, har bir keyingi dislokatsiya don chegarasidagi dislokatsiya hodisasiga itaruvchi kuchni qo'llaydi. Ushbu itaruvchi kuchlar chegara bo'ylab diffuziya uchun energetik to'siqni kamaytirish uchun harakatlantiruvchi kuch bo'lib ishlaydi, shunday qilib qo'shimcha to'planish don chegarasi bo'ylab dislokatsiya tarqalishini keltirib chiqaradi va materialning keyingi deformatsiyasiga imkon beradi. Don hajmining kamayishi chegarada yuzaga kelishi mumkin bo'lgan to'planish miqdorini kamaytiradi, bu esa dislokatsiyani don chegarasi bo'ylab harakatlantirish uchun zarur bo'lgan qo'llaniladigan kuchlanish miqdorini oshiradi. Dislokatsiyani siljitish uchun zarur bo'lgan qo'llaniladigan kuchlanish qanchalik yuqori bo'lsa, oqish kuchi shunchalik yuqori bo'ladi. Shunday qilib, Xoll-Petch tenglamasi tomonidan ko'rsatilgandek, don hajmi va hosildorlik o'rtasida teskari bog'liqlik mavjud. Biroq, ikkita qo'shni donning yo'nalishida katta yo'nalish o'zgarganda, dislokatsiya bir donadan ikkinchisiga o'tishi shart emas, balki qo'shni donada dislokatsiyaning yangi manbasini yaratishi mumkin. Nazariya bir xil bo'lib qoladi, ko'proq don chegaralari dislokatsiya harakatiga ko'proq qarshilik ko'rsatadi va o'z navbatida materialni mustahkamlaydi. Shubhasiz, bu mustahkamlash rejimining chegarasi bor, chunki cheksiz kuchli materiallar mavjud emas. Donning o'lchamlari taxminan 100 μ {\displaystyle 100\mu } m (0.0039) bo'lishi mumkin (yirik donalar) 1 micrometr (3.9×10−5 in)ga (mayda donalar). Bundan pastroq bo'lsa, dislokatsiyalar hajmi donalarning o'lchamiga yaqinlasha boshlaydi. Taxminan 10 nanometr (3.9×10−7 in) dona miqdorida , don ichiga faqat bitta yoki ikkita dislokatsiya sig'ishi mumkin (yuqoridagi 1-rasmga qarang). Ushbu sxema dislokatsiya to'planishini taqiqlaydi va buning o'rniga don chegarasining tarqalishiga olib keladi. Panjara qo'llaniladigan kuchlanishni don chegarasi siljishi orqali hal qiladi, natijada materialning oquvchanligi pasayadi. Don chegarasini mustahkamlash mexanizmini tushunish uchun dislokatsiya-dislokatsiya o'zaro ta'sirining mohiyatini tushunish kerak. Dislokatsiyalar atrofida stress maydonini yaratadi: σ ∝ G b r , {\displaystyle \sigma \propto {\frac {Gb}{r}},} Bu yerda G - materialning kesish moduli, b - Burgers vektori va r - dislokatsiyadan masofa. Agar dislokatsiyalar bir-biriga nisbatan to'g'ri tekislangan bo'lsa, ular yaratgan mahalliy stress maydonlari bir-birini qaytaradi. Bu don bo'ylab va don chegaralari bo'ylab dislokatsiya harakatiga yordam beradi. Demak, donda qanchalik ko'p dislokatsiyalar mavjud bo'lsa, don chegarasi yaqinidagi dislokatsiyaning stress maydoni shunchalik katta bo'ladi: τ felt = τ applied + n dislocation τ dislocation {\displaystyle \tau _{\text{felt}}=\tau _{\text{applied}}+n_{\text{dislocation}}\tau _{\text{dislocation}}\,}