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位错间力

/force between dislocations/
条目作者余永宁

余永宁

最后更新 2022-01-20
浏览 185
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晶体中的位错产生的弹性应力场间的交互作用。

英文名称
force between dislocations
所属学科
冶金工程

两个位错线同时存在的能量与它们单独存在的能量差值就是两者的交互作用能,若交互作用能是正的,两个位错相斥;反之,若交互作用能是负的,则两者相吸。

设伯格斯矢量分别为的两个位错,根据伯格斯矢量守恒,合成后的位错伯格斯矢量。单位长度位错能量分别正比于伯格斯矢量的平方,如果忽略位错类型的差异,若,则两个位错合成在能量上不利,这两个位错是相斥的;若,则两个位错合成在能量上有利,这两个位错是相吸的。几何关系上,若交角是锐角,必然有的关系,所以两者相斥;若交角是钝角,必然有的关系,所以两者相吸。这种判别位错是相互吸引还是相互排斥的判据称弗兰克判据。

计算两个位错间交互作用力的简单方法是:把其中一个位错(例如位错)的应力场看作另一位错(例如位错)的外加应力场位错应力场对位错的力就是位错对位错的作用力。可以用Peach-Koehler方程写出两位错作用力的普遍式子:

式中为应力张量。

位错与位错是同号螺位错,位错处在柱坐标的轴,位错处在距离位错的处,计算它们间的径向(即方向)交互作用力。因为这时的滑移面是-面,位错使位错在这个滑移面上受力为:

两位错相斥。位错对位错的作用力大小和上式相同,力的方向相反。如果位错与位错互为反号,则两位错相吸。

位错与位错为同号刃位错,伯格斯矢量分别为位错放在轴,位错处在(,)处,它们的伯格斯矢量都平行于轴,它们的滑移面都平行于-面。把位错的应力场作用在位错上,位错在方向受力是位错在滑移面上的受力,位错在位错滑移面滑移方向上的分切应力为,所以,位错使位错在方向受力为:

位错在方向受力是位错受的攀移力,能使位错攀移的位错应力分量是位错在方向受力为:

位错对位错的作用力大小和上两式计算的相同,只是力的方向相反。如果位错与位错互为反号,则两位错作用力与上面讨论的相同,只是力的方向相反。

两平行刃型位错的相互作用力及稳定位置两平行刃型位错的相互作用力及稳定位置 

图a是两个滑移面距离为的平行刃型位错在滑移面的交互作用力随位错的位置变化关系,实线表示两同号位错,虚线表示两反号位错。可以看出,无论是同号还是反号位错,它们在平行滑移面能相对滑过时,总要增加克服大小为的位错间作用的阻力。这种现象称泰勒阻塞,它对晶体塑性变形的加工硬化起很大作用。

位错在位置处受位错的作用力为零,是稳定位置。对于同号位错,位置是稳定位置,位置是亚稳位置;若是反号位错,则位置是亚稳定位置,位置是稳定位置(图b)。多个位错排列成这种位错墙实际上是小角度晶界。

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