位错
几何概念编辑本段
晶体材料由规则排列的原子构成,可抽象为空间点阵。逐层堆垛的原子构成晶面。在完整晶体中,晶面等间距规则排列。位错是原子的局部不规则排列,属于线缺陷,是从几何角度定义的晶体学缺陷。
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刃位错编辑本段
若一个晶面在晶体内部突然终止于某一条线处,则称为刃位错。刃位错由位错线和伯格斯矢量唯一确定。伯格斯矢量垂直于位错线方向。刃位错附近的原子面会发生扭曲,应力场可通过弹性力学求解。
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螺位错编辑本段
将晶面想象成一叠纸片,剪开后上下错动,形成类似楼梯拐角的排列结构,剪开线终结处附近的原子面畸变形成螺位错。螺位错的应力场只有一个剪应力分量不为零,呈轴对称分布,但在核心区不适用。
混合位错编辑本段
实际晶体中的位错多为混合型,兼具刃型和螺型特征,其伯氏矢量既不平行也不垂直于位错线。
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位错的观测编辑本段
间接观察
利用位错露头处化学稳定性低的特点,用酸性腐蚀剂形成腐蚀坑,通过扫描电子显微镜或干涉显微镜观察。腐蚀坑的形状可确定晶体取向。
直接观察
使用透射电子显微镜(TEM)观察位错。试样需加工成薄膜,电子衍射因位错附近晶格畸变产生衍射衬度,从而成像。TEM放大倍数通常在5万到30万倍之间,可原位观察位错运动。场离子显微镜和原子探针可在原子尺度直接观察位错。 ADFASDFAF23RQ23R
位错的起源与增殖编辑本段
位错密度随塑性变形增加,满足关系式。起源机制包括均匀成核、晶界成核和界面成核。增殖机制主要有弗兰克-里德位错源、双交滑移增殖和攀移增殖。
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位错的滑移与晶体塑性编辑本段
1934年,欧罗万、波拉尼和泰勒提出塑性变形的位错机制,解决了理论强度与实际测试结果的矛盾。位错运动使晶体滑移,所需剪应力远低于整体滑移。冷加工导致位错密度升高,相互缠结,引起加工硬化。退火可消除应变硬化。
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位错的攀移编辑本段
刃位错可发生攀移,即多余半原子面的伸长或缩短,驱动力来自空位运动。正攀移吸收空位,负攀移放出原子。压应力促进正攀移,拉应力促进负攀移。温度升高显著增加攀移概率,而对滑移影响较小。 ADFASDFAF23RQ23R
参考资料编辑本段
- Volterra, V. (1907). Sur l'équilibre des corps élastiques multiplement connexes. Annales Scientifiques de l'École Normale Supérieure, 24, 401-517.
- Orowan, E. (1934). Zur Kristallplastizität. I. Zeitschrift für Physik, 89(9-10), 605-613.
- Polanyi, M. (1934). Über eine Art Gitterstörung, die einen Kristall plastisch machen könnte. Zeitschrift für Physik, 89(9-10), 660-664.
- Taylor, G. I. (1934). The mechanism of plastic deformation of crystals. Part I.—Theoretical. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, 145(855), 362-387.
- Frenkel, J. (1926). Zur Theorie der Elastizitätsgrenze und der Festigkeit kristallinischer Körper. Zeitschrift für Physik, 37(7-8), 572-609.
- Hull, D., & Bacon, D. J. (2011). Introduction to Dislocations (5th ed.). Butterworth-Heinemann.
- Read, W. T. (1953). Dislocations in Crystals. McGraw-Hill.
- Hirth, J. P., & Lothe, J. (1982). Theory of Dislocations (2nd ed.). John Wiley & Sons.
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