[科普中國(guó)]-位錯(cuò)塞積

位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)遇到障礙，當(dāng)使位錯(cuò)向前運(yùn)動(dòng)的力和障礙物對(duì)位錯(cuò)的作用力相等時(shí)，位錯(cuò)就停止在障礙前面。同一個(gè)位錯(cuò)源放出的其他位錯(cuò)相繼被阻在障礙前排成一列，這種現(xiàn)象稱為位錯(cuò)塞積，這一列位錯(cuò)稱為位錯(cuò)塞積群。晶體中的界面、第二相粒子以及位錯(cuò)反應(yīng)所形成的不動(dòng)位錯(cuò)都可能成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙。在變形時(shí)，位錯(cuò)源增殖的位錯(cuò)可能在這些障礙前形成位錯(cuò)塞積群。

緊挨障礙物的那個(gè)位錯(cuò)就被稱為領(lǐng)頭位錯(cuò)或領(lǐng)先位錯(cuò)，塞積的位錯(cuò)數(shù)目越多，領(lǐng)頭位錯(cuò)對(duì)障礙物的作用力就越大，達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)引起鄰近晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生塑性變形或萌生裂紋。1

在障礙物前位錯(cuò)的塞積群中可以含有多少個(gè)位錯(cuò)呢？我們可作如下分析：當(dāng)位錯(cuò)產(chǎn)生塞積的時(shí)候，后面的位錯(cuò)由于受到外力的作用，要推著前面的位錯(cuò)繼續(xù)前進(jìn)，而前面被障礙物阻擋的位錯(cuò)對(duì)后面的位錯(cuò)有一斥力，使后面的位錯(cuò)停滯。整個(gè)的位錯(cuò)塞積群對(duì)位錯(cuò)源有一反作用力，塞積群的位錯(cuò)數(shù)目越多，對(duì)位錯(cuò)源的反作用力越大。當(dāng)位錯(cuò)塞積的數(shù)日達(dá)到一定值n時(shí)，它對(duì)位錯(cuò)源的反作用力足以抗衡外力的作用，而使位錯(cuò)源停止動(dòng)作，中止發(fā)放位錯(cuò)。由此可知，塞積群中位錯(cuò)數(shù)目n一定和外加切應(yīng)力大小有關(guān)，和位錯(cuò)大小b有關(guān)，也和位錯(cuò)源到障礙物的距離L有關(guān)，根據(jù)計(jì)算

其中τ為外力在滑移方向上的分切應(yīng)力；L為障礙物到位錯(cuò)源的距離(近似看作位錯(cuò)塞積群長(zhǎng)度)；k是系數(shù)，對(duì)螺位錯(cuò)k=1。此n的表達(dá)式用不同方法推導(dǎo)，可以略有出入(常數(shù)可能有不同)，但n正比于τL的結(jié)論是一致的。2

塞積群中位錯(cuò)的分布：在n個(gè)位錯(cuò)形成的塞積群中，它們按一定的規(guī)律分布，其中每個(gè)位錯(cuò)受到兩種力的作用，其一為外加應(yīng)力場(chǎng)的作用，當(dāng)外加應(yīng)力場(chǎng)在滑移方向上的分切應(yīng)力為τ時(shí)，則每個(gè)位錯(cuò)所受到的外力作用為F=τb。其二受到塞積群中其它位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的作用。當(dāng)這兩種力達(dá)到平衡時(shí)，位錯(cuò)處于某個(gè)平衡位置。這些位錯(cuò)在障礙物前沿排列比較密集，隨距障礙物距離的增加，排列逐漸稀疏。2