[科普中國]-超位錯

超位錯是指一種反相疇則是通過有序結(jié)構(gòu)中的位錯運動造成的，一對這樣的位錯稱為超位錯，超位錯之間的區(qū)域即為反相疇。

原理有序度(有序參數(shù)) 為了說明有序結(jié)構(gòu)的有序程度引入有序度(或有序參數(shù))的概念。以體心立方(CsCl)結(jié)構(gòu)的CuZn為例，將這種點陣劃分為兩個簡單亞點陣，一個亞點陣由角隅上的原子構(gòu)成，稱為α亞點陣，另一個由體心原子構(gòu)成，稱為β亞點陣，當(dāng)全部銅原子位于α亞點陣，全部鋅原子位于β亞點陣時則為完全有序，當(dāng)50%的銅原子與鋅原子更換位置，即50%銅原子占在‘’正確”位置上，50%的銅原子占在‘’錯誤”位置上（鋅原子必隨之亦然），此時為完全無序，當(dāng)完全有序時的序參數(shù)為1，完全無序時的序參數(shù)為0。

位錯網(wǎng)絡(luò)中反相疇界能與超位錯分解由螺型超位錯組成的位錯網(wǎng)絡(luò)中，螺型超位錯的分解寬度明顯大于單獨螺型超位錯的分解寬度。各向同性線性彈性理論計算表明，這一現(xiàn)象是由于位錯網(wǎng)絡(luò)中，部分反相疇界相互抵消所致。隨著反相疇界能的減小，這一效應(yīng)將變得更加顯著。1

超位錯反應(yīng)以中溫蠕變形變后的Ni3Al為試樣，用電子顯微學(xué)方法觀察到以下位錯反應(yīng)和超位錯網(wǎng)絡(luò)是一張g/3g弱束暗場像，示出了Ni3Al在580℃，400MPa蠕變10h后觀察到的超位錯反應(yīng)。其中A和B是在不同{111}面上滑移的兩個螺型超位錯。它們的Burgers矢量分別為[101]和[]。并且，每一個超位錯分解為Burgers矢量為二分之一小于101大于的不全位錯，加上一個在(010)面上的反相疇界。在這里，雖然兩個超位錯的Burgers矢量相互垂直，但是它們都分解在同一個立方面(010)上。當(dāng)位錯反應(yīng)發(fā)生后，形成一個‘’位錯結(jié)”，在這個‘’位錯結(jié)”內(nèi)，由于兩個反相疇界相互重疊，其中一個具有位移矢量二分之一[101]，另一個具有位移矢量二分之一[]。因此，它們重疊后，形成一個完整的晶格位移[001]，即：在‘’位錯結(jié)”內(nèi)，由于反相疇界相互抵消，一個‘’完整”的區(qū)域被恢復(fù)。1

超位錯網(wǎng)絡(luò)位錯發(fā)生反應(yīng)形成一個單獨的‘’位錯結(jié)”時，并不影響整個位錯的分解。但如果形成一系列的 ‘’位錯結(jié)”，即位錯網(wǎng)絡(luò)，這時每個超位錯的分解明顯變寬。Ni3Al在580℃，400MPa蠕變20小時后拍攝到的一張超位錯網(wǎng)絡(luò)的弱束照片。從這個超位錯網(wǎng)絡(luò)的具體結(jié)構(gòu)可見，它是由兩組相互垂直的螺型超位錯構(gòu)成，每一超位錯分解為二分之一小于101大于的不全位錯。每一個長方形的區(qū)域表示反相疇界，每一個小正方形區(qū)域是反相疇界相互重疊抵消的區(qū)域。在超位錯網(wǎng)絡(luò)中，超位錯的分解寬度明顯大于單獨位錯的分解寬度。1

超位錯芯對單晶體臨界切應(yīng)力的影響通過對CO3Ti單晶體的塑性變形研究，揭示CO3Ti的強度隨溫度呈復(fù)雜變化的特性，尤其是隨溫度升高時它所表現(xiàn)出的高強度，對發(fā)展耐熱合金有很大意義。

能夠較成功地解釋強度隨溫度升高而增強現(xiàn)象的理論是Kear一一Wilsdorf的螺位錯交滑移系模式，在L12型 晶體結(jié)構(gòu)中，a[101]超位錯分解為二個1/2a[01]分位錯，其間夾反向疇界。由于在(111)面上的反向疇界能很大 (最近鄰原子對發(fā)生錯位)，而在(010)面上的反向疇界能很小 (最近鄰原子對不發(fā)生錯位) 。因此，(111)面上的a[]超位錯趨于向(010) 面上交滑移，其驅(qū)動力為(111) 面上的反向疇界能與(010)面上的反向疇界能之差，最近Y00提出晶體的各向異性也可成為此種交滑移的驅(qū)動力。產(chǎn)生交滑移的部分對在(111) 面上運動的a[]螺位錯起阻礙做用。1973年竹內(nèi)藏元指出螺位錯的這種交滑移是熱激活過程，溫度越高，交滑移的趨向越大 。指出在(010)[]滑移系的分切應(yīng)力將促進這種交滑移。因此定義了參數(shù)N，N為 (010)[]滑移系的斯密特因子與(111)[101]滑移系的斯密特因子之比。N值越大交滑移的趨向越大，(111)[]滑移系的臨界切應(yīng)力越大。1979年Lall等人提出當(dāng)(111)面上的1/2a[]分位錯分解為二個1/6a []型不全位錯時，必需首先束集為1/2a[]分位錯，然后才能交滑移。在束集過程中，(111)[121]滑移系上的分切應(yīng)力將起促進作用。為表征上述效果(111)[]滑移系的斯密特因子與(111)[]滑移系的斯密特因子 之比定義為Q值，Q值越大，交滑移的趨向越大 。當(dāng)變形方向反向時，兩個1/6a[]型不全位錯所受的作用力亦反向。因此Q可取正值或負值。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李曉林 - 教授 - 西南大學(xué)