7/28/2019 Deslocacoes Velocidades Johnston W.G. Gilman J.J. 1959

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Dislocation velocities, dislocation densities, and plasticflow in lithium fluorides crystals.

The first measurements of velocities of individual dislocations ina crystal were reported. Data on dislocation velocities andnumbers of dislocations were used to confirm the basic relationbetween microscopic dislocation properties and themacroscopic plastic deformation of crystals. [The SCIindicates that this paper has been cited over 575 times since1961.]

William G. JohnstonCorporate Research and Development

General Electric CompanySchenectady, NY 12301

andJohn J. Gilman

Materials Research CenterAllied Chemical Corporation

Morristown, NJ 07960

May, 1978

Except for an accident, the present article could not havebeen written. We used this opening sentence in a review of ourwork on Dislocations in lithium fluoride crystals.1 True, our

techniques evolved from an accident, but the investigations thatfollowed were no accident. They were part of a logjam ofexperiments that had been waiting for the proper techniques tocome along.

The plastic deformation of crystals had posed a dilemma in thephysics of solids for decades. Observations indicated thatdeformation occurs by planes of atoms sliding one overanother, but the stresses required are orders of magnitude lessthan those calculated from simple models. It was proposed in1934 that an entire plane of atoms does not slip at onetime.2,3,4 Instead, a small portion slips by one atomic distanceand the slipped region grows gradually. The boundary of theslipped region is a dislocation (discontinuity in displacement),

and plastic deformation involves the generation and motion ofdislocations.

Dislocation theory was developed extensively by the early1950s before anyone had knowingly seen a dislocation! Bythe mid-1950s there were several methods for observingdislocations, and many theories and models had beenconfirmed qualitatively. There remained the need for aquantitative test of the relationship between the properties ofdislocations and the plastic deformation of crystals.

We developed the etchpit method into a versatile and reliabletool for observing the behavior of individual dislocations. Wewere able to introduce isolated single dislocations, move them

controllably with an applied stress, measure their velocities, andobserve their multiplication. We used measurements ofdislocation velocities and numbers of dislocations, to confirmthe equation for plastic flow of crystals: The strain rate equalsthe product of the dislocation density times the dislocationvelocity times a crystal lattice spacing. The main contribution ofour paper was the confirmation of this basic equation ofdislocation theory.

Why the number of citations? The work was a necessary stepin the development of the field; related work by others onmetals broadened the applicability of our results. The subjectwas of interest to many materials scientists; and, because of itssimplicity and relevance, the work became required reading for

a generation of students.

As primeiras medies de velocidades de deslocaes individuaisde um cristal foram relatado. Os dados sobre velocidades dedeslocaes e nmero de deslocaes foram utilizados paraconfirmar a relao bsica entre propriedades microscpicas dedeslocaes e deformao plstica macroscpica de cristais. (A SCI indica que este papel tem sido citado mais de 575 vezesdesde 1961.)

William G. JohnstonCorporate Research and Development

General Electric CompanySchenectady, NY 12301

andJohn J. Gilman

Materials Research CenterAllied Chemical Corporation

Morristown, NJ 07960

May, 1978

" Exceto por um acidente, o presente artigo no poderia ter sidoescrito." Ns usamos esta frase de abertura em uma reviso denosso trabalho sobre Deslocaes em cristais de fluoreto de ltio1 Verdade, as nossas tcnicas evoluram a partir de um acidentemas as investigaes que se seguiu no foram por acaso. Elas

faziam parte de um impasse de experincias que estavamesperando as tcnicas adequadas para vir junto.

A deformao plstica de cristais tinha colocado um dilema nafsica dos slidos ao longo de dcadas. Observaes indicaramque a deformao ocorre por escorregamento dos planos detomos um sobre o outro, mas as tenses necessrias so ordende grandeza menor do que as obtidas atravs de modelos simpleIsso foi proposto em 1934, que todo o plano de tomos noescorrega de uma vez.2, 3,4 Em vez disso, uma pequena porodesliza por uma distncia atmica e a regio escorregada crescegradualmente. O contorno da regio escorregada umadeslocao (descontinuidade no deslocamento), e a deformaoplstica envolve a gerao e movimento de deslocaes.

"A teoria das deslocaes foi desenvolvida extensivamente peloincio de 1950, antes que algum tivesse visto conscientementeuma deslocao! Em meados da dcada de 1950 houve vriosmtodos para a observao de deslocaes e muitas teorias emodelos haviam sido confirmados qualitativamente. Restaram anecessidade de um teste quantitativo da relao entre aspropriedades das deslocaes e a deformao plstica de cristais

"Ns desenvolvemos o mtodo etchpit em uma ferramenta verste confivel para observar o comportamento das deslocaesindividuais. Fomos capazes de introduzir deslocaes indiviuaisisoladas, mov-las controladamente com uma tenso aplicada,medir as suas velocidades, e observar a sua multiplicao. Ns

usamos medidas de velocidades de deslocaes e nmeros dedeslocaes, para confirmar a equao para o plastic flow fluxo dplstico de cristais: "A taxa de deformao igual ao produto dadensidade de deslocaes vezes a velocidade da deslocaovezes um espaamento da rede cristalina." A principalcontribuio do trabalho foi a confirmao desta equao bsicada teoria das deslocaes.

"Por que o nmero de citaes? O trabalho foi um passonecessrio para o desenvolvimento do campo; trabalhosrelacionados de outros em metais ampliou a aplicabilidade dosresultados. O assunto era de interesse para muitos cientistas demateriais, e, por causa de sua simplicidade e relevncia, o trabalhtornou-se leitura obrigatria para uma gerao de estudantes.