The mechanical interaction of a point defect with a surface layer

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Abstract

A relationship is derived which expresses the interaction energy between a source of internal stress and a surface in terms of the elastic field. This is used to consider the mechanical interaction energy between a point defect and a layer of finite thickness on the surface of body. For convenience, the body is taken to be semi-infinite and isotropic, and the layer is also isotropic but with different elastic constants. The point defect is approximated by a dilatation centre. A transform method is used to obtain the elastic field, and this gives analytic expressions for the interaction energy in the limiting case corresponding to a bicrystal. For situations of finite layer thickness, the energy has been determined numerically for a wide range of values of elastic constants, layer thickness and defect to layer-matrix interface distance. The conditions which give rise to attraction or repulsion of the defect from the interface have been studied, not only for the case in which the defect is in the matrix but also when it is in the layer.

Abstract

Es wird eine Beziehung abgeleitet, die die Wechselwirkungsenergie zwischen einer Quelle innerer Spannung und einer Oberfliiche mit dem elastischen Feld ausdruckt. Dies wird benutzt, urn die mechanische Wechselwirkungsenergie zwischen Punktdefekten und einer Schicht endlicher Dicke auf der Oberfläiche des Korpers zu behandeln. Um den Rechnungs-gang zu vereinfachen wird angenommen, daß der Korper halbunendlich ausgedehnt und isotrop ist und die Schicht ebenfalls isotrop ist, jedoch mit unterschiedlichen elastischen Konstanten. Der Punktdefekt wird durch ein Dilatationszentrum angeniihert. Eine Trans-formationsmethode wird benutzt, um das elastische Feld zu erhalten und gibt analytische Ausdriicke fur die Wechselwirkungsenergie fur den Grenzfall eines Bikristalls. Fur end-liche Schichtdicken wird die Energie numerisch fur einen weiten Bereich der Werte der elastischen Konstanten, Schichtdicken und Zwischenflächenabstände Schicht-Matrix bestimmt. Die Bedingungen, die Anlaß zu einer Anziehung oder Abstoßung des Defekts von der Zwischenfliiche geben, werden nicht nur fur den Fall, daß der Defekt sich in der Matrix, sondern auch fur den Fall, daß er sich in der Schicht befindet, untersucht.

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