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刃型位錯
鎖定
在金屬晶體中,由於某種原因,晶體的一部分相對於另一部分出現一個多餘的半原子面。這個多餘的半原子面有如切入晶體的刀片,刀片的刃口線即為位錯線。這種線缺陷稱為刃型位錯。半原子面在上面的稱正刃型位錯,半原子面在下面的稱負刃型位錯。
刃型位錯是指可以想象成有一個原子平面中斷在晶體內部,這個原子平面中斷處的邊沿就是一個刃型位錯。
- 中文名
- 刃型位錯
- 外文名
- edge dislocation
- 範 圍
- 金屬晶體
- 特 點
- 屬於線性位錯
- 類 型
- 科技術語
刃型位錯簡介
位錯線垂直於滑移的方向的位錯稱為刃型位錯。在晶體的上半部分有半個多餘的晶面,它像用刀劈柴那樣,擠入一組平行晶面之間,而位錯線正好處於所插入晶面的刀刃上。如圖1所示:
將晶體的上半部分向右移動一個原子間距,再按原子的結合方式連接起來。除分界線附近的一管形區域例外,其他部分基本都是完好的晶體。在分界線的上方將多出半個原子面(HEFG),這就是刃型位錯。FE是位錯線,並且與滑移方向b垂直。
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刃型位錯小角晶界
晶粒與晶粒之間的邊界稱為晶界。具有完整結構的晶體兩部分之間的取向有着小角度θ的傾斜,在角θ裏的部分是由少數幾個多餘的半晶面所組成的過渡區,這個區域稱小角晶界。
如圖2所示,小角晶界是一種鑲嵌結構。顯然小角晶界可以看成一些刃型位錯的排列。
刃型位錯刃型位錯特點
1、屬於線性位錯,但在晶體中為狹長的管道畸變區。
2、是晶體中滑移區與未滑移區的分界線,不一定是直線,也可以是折線或曲線,但他必與滑移方向相垂直,也垂直於位移矢量。
4、滑移面必定是同時包含有位錯線和滑移矢量的平面,在其他平面上不能滑移。由於在刃型位錯中,位錯線與滑移矢量互相垂直,因此他們所能構成的平面只有一個。
5、正刃型位錯規定位錯線方向垂直紙面向外,半原子面在上,柏氏矢量平行紙面向右,負刃型位錯反之。
刃型位錯刃型位錯的運動
刃型位錯在晶體中有兩種運動方式,一種是滑移,另一種是攀移。
1、刃型位錯的滑移
圖3説明了含有刃型位錯的簡單立方晶體的滑移過程。
在切應力作用下,位錯線AB沿着位錯線與柏氏矢量所確定的惟一平面滑移,當AB位錯線移動至晶體表面時位錯消失,形成一個原子間距的滑移台階,其大小相當於柏氏矢量的值。如果有大量位錯重複此過程,就會在晶體外表面形成肉眼可見的滑移痕跡。位錯的滑移不會引起晶體體積的變化(△V=0),所以這種運動稱為保守運動或守恆運動。
2、刃型位錯的攀移
攀移的本質是刃型位錯的半原子面向上或向下運動,於是位錯線亦向上或向下運動,如圖4。
通常把半原子面向上移動稱為正攀移,半原子面向下移動稱為負攀移。攀移的機理與滑移不同,它是通過原子的擴散來實現的。如圖4中(b)、(c)所示,空位反向擴散至半原子面的邊緣形成割階,隨着空位反向擴散的繼續,當原始位錯線被空位全部佔據時,原始位錯線向上移動了一個原子間距,即刃型位錯發生正攀移,同理,原子擴散至刃型位錯半原子面的下方,使整條位錯線下移了一個原子間距,位錯發生了負攀移。
由於空位的遷移和原子擴散對温度十分敏感,因此位錯的攀移是一個熱激活的過程,通常只有在高温下攀移才對位錯的運動產生重要影響。