刃型位错
材料学术语
金属晶体中,由于某种原因,晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面有如切入晶体的刀片,刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称为刃型位错。半原子面在上面的称正刃型位错,半原子面在下面的称负刃型位错。
简介
位错线垂直于滑移的方向的位错称为刃型位错。在晶体的上半部分有半个多余的晶面,它像用刀劈柴那样,挤入一组平行晶面之间,而位错线正好处于所插入晶面的刀刃上。如图1所示:
将晶体的上半部分向右移动一个原子间距,再按原子的结合方式连接起来。除分界线附近的一管形区域例外,其他部分基本都是完好的晶体。在分界线的上方将多出半个原子面(HEFG),这就是刃型位错。FE是位错线,并且与滑移方向b垂直。
小角晶界
晶粒与晶粒之间的边界称为晶界。具有完整结构的晶体两部分之间的取向有着小角度θ的倾斜,在角θ里的部分是由少数几个多余的半晶面所组成的过渡区,这个区域称小角晶界。
如图2所示,小角晶界是一种镶嵌结构。显然小角晶界可以看成一些刃型位错的排列。
刃型位错特点
1、属于线性位错,但在晶体中为狭长的管道畸变区。
2、是晶体中滑移区与未滑移区的分界线,不一定是直线,也可以是折线或曲线,但他必与滑移方向相垂直,也垂直于位移矢量。
3、不能终端与晶体内部(在晶体表面露头,终止于晶界相界,与其他位错相交;自行封闭为位错环)。
4、滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面,在其他平面上不能滑移。由于在刃型位错中,位错线与滑移矢量互相垂直,因此他们所能构成的平面只有一个。
5、正刃型位错规定位错线方向垂直纸面向外,半原子面在上,柏氏矢量平行纸面向右,负刃型位错反之。
刃型位错的运动
刃型位错在晶体中有两种运动方式,一种是滑移,另一种是攀移。
1、刃型位错的滑移
图3说明了含有刃型位错的简单立方晶体的滑移过程。
在切应力作用下,位错线AB沿着位错线与柏氏矢量所确定的惟一平面滑移,当AB位错线移动至晶体表面时位错消失,形成一个原子间距的滑移台阶,其大小相当于柏氏矢量的值。如果有大量位错重复此过程,就会在晶体外表面形成肉眼可见的滑移痕迹。位错的滑移不会引起晶体体积的变化(△V=0),所以这种运动称为保守运动或守恒运动。
2、刃型位错的攀移
攀移的本质是刃型位错的半原子面向上或向下运动,于是位错线亦向上或向下运动,如图4。
通常把半原子面向上移动称为正攀移,半原子面向下移动称为负攀移。攀移的机理与滑移不同,它是通过原子的扩散来实现的。如图4中(b)、(c)所示,空位反向扩散至半原子面的边缘形成割阶,随着空位反向扩散的继续,当原始位错线被空位全部占据时,原始位错线向上移动了一个原子间距,即刃型位错发生正攀移,同理,原子扩散至刃型位错半原子面的下方,使整条位错线下移了一个原子间距,位错发生了负攀移。
由于空位的迁移和原子扩散对温度十分敏感,因此位错的攀移是一个热激活的过程,通常只有在高温下攀移才对位错的运动产生重要影响。
位错滑移是在切应力作用下发生,而正应力可使位错攀移。拉应力促使负攀移,压应力造成正攀移。刃型位错的攀移是通过空位迁移和原子扩散来实现,它必然会引起晶体体积变化。因此,位错攀移称为非保守运动或非守恒运动。
参考资料
最新修订时间:2022-08-25 14:13
目录
概述
简介
小角晶界
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