Часткова дислокація Шоклі — це рухома часткова дислокація, яка може ковзати у площинах {111} в гранецентрованій кубічній (ГЦК) кристалічній ґратці, вектор Бюрґерса якої є дробовою частиною повного вектора трансляції ґратки. Вона виникає внаслідок розщеплення повної дислокації та обмежує дефект пакування (). Часткові дислокації Шоклі названо на честь британського фізика Вільяма Бредфорда Шоклі, який у 1940-х роках теоретично передбачив можливість існування часткових дислокацій у щільноупакованих кристалічних структурах. Геометрія та вектор Бюрґерса Вектор Бюрґерса часткової дислокації Шоклі має вигляд:
,
де:
— параметр кристалічної ґратки;
— родина кристалографічних напрямків у ГЦК-ґратці.
Модуль вектора Бюрґерса: .
Часткові дислокації Шоклі є рухомими (ковзними), оскільки їх вектор Бюрґерса лежить у щільноупакованих площинах , які є площинами легкого ковзання в ГЦК-кристалах. Геометрично це означає, що напрямок вектора Бюрґерса є компланарним із площиною дефекту пакування, обмеженого дислокацією, що дозволяє їй переміщуватися шляхом консервативного ковзання у системах легкого ковзання (на відміну від «сидячої» часткової дислокації Франка, яка може здійснювати рух лише за механізмом поперечного ковзання за участю дифузійного перенесення атомів). Розщеплення повної дислокації У ГЦК-кристалах повна дислокація з вектором Бюрґерса
може енергетично вигідно розщеплюватися на дві часткові дислокації Шоклі:
,
де ДП — дефект пакування між двома частковими дислокаціями.
Це розщеплення задовольняє векторному закону збереження:
,
згідно з яким вектор Бюрґерса повної дислокації дорівнює векторній сумі векторів Бюрґерса часткових дислокацій, які утворюються внаслідок її розщеплення. Цей закон відображає топологічну інваріантність дефекту кристалічної ґратки: сумарний зсув, визначений за допомогою контура Бюрґерса, зберігається в дислокаційних реакціях, таких як розщеплення або злиття дислокацій. Енергетичні міркування
Енергія дислокаційної лінії пропорційна квадрату модуля вектора Бюрґерса: .
Оскільки: ,
розщеплення повної дислокації на дві часткові Шоклі супроводжується зменшенням пружної енергії системи, незважаючи на утворення дефекту пакування з поверхневою енергією .
Рівноважна відстань між частковими дислокаціями (що відповідає ширині дефекту пакування) визначається співівдношенням між пружним відштовхуванням часткових дислокацій та енергією дефекту пакування між ними. Зокрема, ширина дефекту пакування зростає зі зменшенням енергії дефекту пакування і може бути оцінена як:
,
де — модуль зсуву, — модуль вектора Бюрґерса часткової дислокації. Роль у пластичній деформації Часткові дислокації Шоклі є основними носіями пластичної деформації в ГЦК-кристалах з низькою енергією дефекту пакування (наприклад, у Cu, Ag, Au). Їх рух супроводжується утворенням внутрішніх дефектів пакування, двійників деформації. Вони також відіграють ключову роль у механізмах дислокаційного розщеплення, утворення двійників, взаємодії дислокацій. Див. також Енергетичний критерій Франка Примітки
Джерела
Див. також Дислокація Часткова дислокація Франка