[科普中國]-位錯線

簡介

位錯線的形成和發(fā)展可用Frank Read源的原理解釋：當應力超過臨界剪應力時，位錯線擴張，形成內(nèi)外兩部分，外部位錯逐漸擴大，內(nèi)部位錯線恢復原狀，在外力作用下，不斷產(chǎn)生新位錯環(huán)，因而得到很大的滑移量1。

藕合模型利用藕合模型，分析了空位濃度、位錯線初始構(gòu)型以及外加載荷大小對螺旋構(gòu)型的影響。其中，空位濃度主要影響位錯攀移速率，隨著空位濃度降低，攀移速率顯著降低，當空位濃度低于1e-5，攀移速率幾乎可以忽略；位錯線初始構(gòu)型主要影響線張力大小，隨著混合位錯線刃型分量的增大，形成的螺旋數(shù)明顯增加；外載荷主要影響PK力的大小，在一定范圍內(nèi)，隨著外載荷的增加，螺旋數(shù)明顯增加2。

螺旋位錯線的形成機理通過對理論推導，發(fā)現(xiàn)對于兩端釘扎的混合位錯線，在空位濃度梯度引起的滲透力、位錯線張力以及外加載荷共同作用下的平衡狀態(tài)確實是一條螺旋線，但是其穩(wěn)定平衡狀態(tài)僅一個螺旋，而外力以及空位濃度等僅影響螺旋半徑大小，這一結(jié)論與數(shù)值模擬結(jié)果相矛盾。對比理論模型與數(shù)值模型發(fā)現(xiàn)，在理論模型中，通過求解平衡方程得到螺旋線的最終穩(wěn)定平衡狀態(tài)，并未考慮演化過程，故得到的單螺旋狀態(tài)是全局能量最低狀態(tài)；而數(shù)值模擬過程中引入演化速度，等價于加入載滯力項，盡管隨著演化進行，當演化速率最終趨于0，數(shù)值模型和理論模型等價，但是由于載滯力項的引入，對構(gòu)型的演化產(chǎn)生了擾動，最終演化構(gòu)型不一定是穩(wěn)定平衡狀態(tài)，而更可能得到局域的平衡態(tài)，故而可形成多螺旋構(gòu)型3。

總結(jié)基于三維離散位錯動力學，通過引入空位擴散作用下的位錯攀移，建立了攀移-滑移藕合模型。利用此模型研究了鋁單晶微柱在常溫充H情況下內(nèi)部螺旋位錯線的形成機理，并進一步探討了空位濃度、初始構(gòu)型以及外加載荷等因素對螺旋構(gòu)型的影響2。