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螺型位错

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  螺型位错(screw dislocation)又称螺旋位错(Burgers dislocation)。一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移,原子平面沿着一根轴线盘旋上升,每绕轴线一周,原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。

  当晶体中存在螺型位错时,原来的一族平行晶面就变成为以位错线为轴的螺型面。如果绕螺型位错环行,就会像走坡度很小无台阶的楼梯一样,从一层晶面走到另一层晶面。螺型位错的名称就是由此而来的。

  设立方晶体右侧受到切应力τ的作用,其右侧上下两部分晶体沿滑移面ABCD发生了错动如图中(a)所示,这时已滑移区和未滑移区的边界线;平行于滑移方向。图中(b)是bb附近原子排列的俯视图,图中圆点“·”表示滑移面ABCD下方的原子,圆圈“

  ”表示滑移面ABCD上方的原子。可以看出,在aa右边的晶体上下层原子相对错动了一个原子间距,而在bb’和aa之间出现一个约有几个原子间距宽的、上下层原子位置不吻合的过渡区,原子的正常排列遭到破坏。如果以bb’为轴线,从a开始,按顺时针方向依次连接此过渡区的各原子,则其走向与一个右螺旋线的前进方向一样,见图中(c)。这就是说,位错线附近的原子是按螺旋形排列的,所以把这种位错称为螺型位错。

  1、螺型位错无多余半原子面,原子错排是呈轴对称的。根据位错线附近呈螺旋形排列的原子旋转方向不同,螺型位错可分为右旋和左旋螺型位错。

  2、螺型位错线与滑移矢量平行,因此一定是直线、纯螺型位错的滑移面不是唯一的。凡是包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面。但实际上,滑移通常是在那些原子密排面上进行的。

  4、螺型位错线周围的点阵也发生了弹性畸变,但只有平行于位错线的切应变而无正应变,即不会引起体积膨胀和收缩,且在垂直于位错线的平面投影上,看不到原子的位移,看不到有缺陷。

  5、螺型位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少,故它也是包含几个原子宽度的线缺陷。

  原子间的吸引力是自由原子结合成晶体过程中的原动力。理想晶体生长时,原子是一层一层地堆积生长,当一层完成后,再生长新的一层比较困难,如下图所示。

  螺旋型位错的存在可以提高晶体的生长速度,因为它不存在生长完一层后才能生长新的一层的困难,这就是晶体生长中螺型位错的“触媒”作用,它能大大地加快晶体的生长速度,如下图所示。

  在切应力作用下,位错线沿着与切应力方向相垂直的方向运动,直至消失在晶体表面,只留下一个柏氏矢量大小的台阶。螺型位错移动方向与柏氏矢量垂直,位错线方向与柏氏矢量平行。对螺型位错的滑移而言,它没有一个固定的滑移面,螺型位错的滑移面是一系列以位错线为共同转轴的滑移面,所以螺型位错不像刃型位错那样具有确定的滑移面,理论上它可以在所有包含位错线]

  ●代表下层晶面的原子,○代表上层晶面的原子,原位错线处,在切应力作用下,位错线周围的原子作小量的位移,移动到虚线所标志的位置,即位错线处,表示位错线向左移动了一个原子间距,反映在晶体表面上即产生了一个台阶。它与刃型位错一样,由于原子移动量很小,所以,它移动所需的力也是很小的。

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