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螺型位錯
鎖定
螺型位錯(screw dislocation)又稱螺旋位錯(Burgers dislocation)。一個晶體的某一部分相對於其餘部分發生滑移,原子平面沿着一根軸線盤旋上升,每繞軸線一週,原子面上升一個晶面間距。在中央軸線處即為一螺型位錯。
當晶體中存在螺型位錯時,原來的一族平行晶面就變成為以位錯線為軸的螺型面。如果繞螺型位錯環行,就會像走坡度很小無台階的樓梯一樣,從一層晶面走到另一層晶面。螺型位錯的名稱就是由此而來的。
- 中文名
- 螺型位錯
- 外文名
- screw dislocation;Burgers dislocation
- 又 稱
- 螺旋位錯
- 位移矢量
- 滑移矢量
- 本 質
- 線缺陷
- 對 比
- 刃型位錯
螺型位錯簡介
螺型位錯的晶體結構如圖1所示。
設立方晶體右側受到切應力τ的作用,其右側上下兩部分晶體沿滑移面ABCD發生了錯動如圖1中(a)所示,這時已滑移區和未滑移區的邊界線bb'平行於滑移方向。圖中1(b)是bb'附近原子排列的俯視圖,圖1中圓點“·”表示滑移面ABCD下方的原子,圓圈“。”表示滑移面ABCD上方的原子。可以看出,在aa'右邊的晶體上下層原子相對錯動了一個原子間距,而在bb’和aa'之間出現一個約有幾個原子間距寬的、上下層原子位置不吻合的過渡區,原子的正常排列遭到破壞。如果以bb’為軸線,從a開始,按順時針方向依次連接此過渡區的各原子,則其走向與一個右螺旋線的前進方向一樣,見圖1中(c)。這就是説,位錯線附近的原子是按螺旋形排列的,所以把這種位錯稱為螺型位錯。
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螺型位錯螺型位錯的特徵
螺型位錯的特徵如下:
1、螺型位錯無多餘半原子面,原子錯排是呈軸對稱的。根據位錯線附近呈螺旋形排列的原子旋轉方向不同,螺型位錯可分為右旋和左旋螺型位錯。
2、螺型位錯線與滑移矢量平行,因此一定是直線。
3、純螺型位錯的滑移面不是唯一的。凡是包含螺型位錯線的平面都可以作為它的滑移面。但實際上,滑移通常是在那些原子密排面上進行的。
4、螺型位錯線周圍的點陣也發生了彈性畸變,但只有平行於位錯線的切應變而無正應變,即不會引起體積膨脹和收縮,且在垂直於位錯線的平面投影上,看不到原子的位移,看不到有缺陷。
螺型位錯螺型位錯與晶體生長
原子間的吸引力是自由原子結合成晶體過程中的原動力。理想晶體生長時,原子是一層一層地堆積生長,當一層完成後,再生長新的一層比較困難,如圖2所示。
螺型位錯螺型位錯的運動
螺型位錯沒有多餘半原子面,只產生滑移,不存在攀移。圖4是螺型位錯滑移過程的示意圖:
在切應力作用下,位錯線沿着與切應力方向相垂直的方向運動,直至消失在晶體表面,只留下一個柏氏矢量大小的台階。螺型位錯移動方向與柏氏矢量垂直,位錯線方向與柏氏矢量平行。對螺型位錯的滑移而言,它沒有一個固定的滑移面,螺型位錯的滑移面是一系列以位錯線為共同轉軸的滑移面,所以螺型位錯不像刃型位錯那樣具有確定的滑移面,理論上它可以在所有包含位錯線的平面進行滑移。
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圖5表示螺型位錯滑移時周圍原子的移動情況。
●代表下層晶面的原子,○代表上層晶面的原子,原位錯線處在1-1處,在切應力作用下,位錯線周圍的原子作小量的位移,移動到虛線所標誌的位置,即位錯線移動到2-2處,表示位錯線向左移動了一個原子間距,反映在晶體表面上即產生了一個台階。它與刃型位錯一樣,由於原子移動量很小,所以,它移動所需的力也是很小的。