【材科基干货】第18期:收藏!位错交割竟如此简单!
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发布时间：2024-10-17 11:08
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时间：2024-10-28 21:43
本期内容讲解上海交通大学版《材料科学基础》第3章晶体缺陷，位错交割部分。位错交割通常被认为抽象且难以理解，实际上，掌握方法后，位错交割变得简单。本文将彻底解析位错交割。
01位错运动右手法则
分析位错交割前，先学习右手法则。在上一期中提到三个方向：伯氏矢量的方向b、位错线的方向l和位错的运动方向v。如图2所示，右手拇指、食指和中指呈90°垂直放置，拇指指向刃型位错的多余半原子面方向，食指指向位错线的方向，中指指向伯氏矢量的方向。由此，通过已知的两个方向，可用该法则判断出第三个方向。
位错线的滑移面由位错线方向l和伯氏矢量b确定，即lXb确定的平面，是滑移面法向，即滑移面的晶面指数。此信息在后续分析中极为重要。
【注】
① 实际上，该方法基于向量积的右手定则，确定两个线性无关向量的外积方向，即对a和b两向量，外积的结果仍是向量，是a和b所在平面的法线向量，方向与a和b都垂直。
② 对于位错运动，外积lXv结果表示沿着柏氏矢量b发生位移的晶体部分，如图3所示。
02运动位错的交割（垂直位错间的交互作用）
处于不同滑移面上的位错相遇，即发生交割，形成一段或几个原子间距大小的折线。交割影响点缺陷和材料的力学性能。
扭折：若折线段位于原位错的滑移面上，则称扭折。
割阶：若折线段垂直于原位错的滑移面，则称为割阶。
【注】
① 刃型位错上的扭折，伯氏矢量平行于位错线，故为螺型位错。
② 刃型位错上的割阶，伯氏矢量垂直于位错线，仍为刃型位错。
③ 螺型位错上的扭折与割阶，伯氏矢量均垂直于位错线，故均为刃型位错。
03位错交割的典型场景【重要★★★】
接下来，使用右手法则分析四个典型的位错交割场景。
场景1：两个伯氏矢量互相垂直的刃型位错交割
两个垂直平面上的刃型位错XY和AB交割后，在位错线AB上形成台阶PP’，其大小和方向取决于伯氏矢量b。交割后形成的台阶PP’为割阶，属于刃型位错。
场景2：两个伯氏矢量互相平行的刃型位错交割
两个垂直平面上的刃型位错XY和AB交割后，在位错线AB上出现平行于伯氏矢量的台阶PP’，在位错线XY上出现平行于伯氏矢量的台阶QQ’。这两台阶为扭折，属于螺型位错。
场景3：两个伯氏矢量互相垂直的刃型位错与螺型位错交割
刃型位错AA’与螺型位错BB’交割后，在刃型位错AA’上形成割阶MM’，在螺型位错BB’上形成扭折NN’。割阶MM’和扭折NN’都阻碍螺型位错的移动。
场景4：两个伯氏矢量互相垂直的螺型位错交割
两个螺型位错AA’和BB’交割后，在AA’上形成割阶MM’，在BB’上形成扭折NN’。割阶和扭折都阻碍位错的移动。
04带割阶的位错运动情况
割阶或扭折可能阻碍位错的移动，导致位错线弯曲，留下位错偶，随后可能断开形成位错环，或*成小的位错环。
05重要思考题
分析割阶或扭折对原位错线运动的影响。
06易错题分享
题目：设一简单立方晶体的（001）面上有一柏氏矢量刃型位错b1=a[010]，在（100）面上柏氏矢量b2=a[001]的左旋螺型位错与其相交割。请说明位错被交割后出现的折线段是割阶还是扭折？它是何种性质的位错？柏氏矢量是什么？并说明理由。
