位错线

更新时间:2022-08-26 10:53

位错线(dislocationalline)是指晶体或晶格内滑移面上已滑动区的边界线称位错线或位错环。当应力超过临界剪应力时,位错线扩张,形成内外两部分,外部位错逐渐扩大,内部位错线恢复原状,在外力作用下,不断产生新位错环,因而得到很大的滑移量。

位错线介绍

位错线的形成和发展可用Frank Read源的原理解释:当应力超过临界剪应力时,位错线扩张,形成内外两部分,外部位错逐渐扩大,内部位错线恢复原状,在外力作用下,不断产生新位错环,因而得到很大的滑移量。

藕合模型

利用藕合模型,分析了空位浓度、位错线初始构型以及外加载荷大小对螺旋构型的影响。其中,空位浓度主要影响位错攀移速率,随着空位浓度降低,攀移速率显著降低,当空位浓度低于1e-5,攀移速率几乎可以忽略;位错线初始构型主要影响线张力大小,随着混合位错线刃型分量的增大,形成的螺旋数明显增加;外载荷主要影响PK力的大小,在一定范围内,随着外载荷的增加,螺旋数明显增加。

形成机理

通过对理论推导,发现对于两端钉扎的混合位错线,在空位浓度梯度引起的渗透力、位错线张力以及外加载荷共同作用下的平衡状态确实是一条螺旋线,但是其稳定平衡状态仅一个螺旋,而外力以及空位浓度等仅影响螺旋半径大小,这一结论与数值模拟结果相矛盾。对比理论模型与数值模型发现,在理论模型中,通过求解平衡方程得到螺旋线的最终稳定平衡状态,并未考虑演化过程,故得到的单螺旋状态是全局能量最低状态;而数值模拟过程中引入演化速度,等价于加入载滞力项,尽管随着演化进行,当演化速率最终趋于0,数值模型和理论模型等价,但是由于载滞力项的引入,对构型的演化产生了扰动,最终演化构型不一定是稳定平衡状态,而更可能得到局域的平衡态,故而可形成多螺旋构型。

总结

基于三维离散位错动力学,通过引入空位扩散作用下的位错攀移,建立了攀移-滑移藕合模型。利用此模型研究了铝单晶微柱在常温充H情况下内部螺旋位错线的形成机理,并进一步探讨了空位浓度、初始构型以及外加载荷等因素对螺旋构型的影响。

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