刃型位错

材料学术语

在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面有如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称为刃型位错。半原子面在上面的称正刃型位错，半原子面在下面的称负刃型位错。

简介

位错线垂直于滑移的方向的位错称为刃型位错。在晶体的上半部分有半个多余的晶面，它像用刀劈柴那样，挤入一组平行晶面之间，而位错线正好处于所插入晶面的刀刃上。如图1所示：

将晶体的上半部分向右移动一个原子间距，再按原子的结合方式连接起来。除分界线附近的一管形区域例外，其他部分基本都是完好的晶体。在分界线的上方将多出半个原子面（HEFG），这就是刃型位错。FE是位错线，并且与滑移方向b垂直。

小角晶界

晶粒与晶粒之间的边界称为晶界。具有完整结构的晶体两部分之间的取向有着小角度θ的倾斜，在角θ里的部分是由少数几个多余的半晶面所组成的过渡区，这个区域称小角晶界。

如图2所示，小角晶界是一种镶嵌结构。显然小角晶界可以看成一些刃型位错的排列。

刃型位错特点

1、属于线性位错，但在晶体中为狭长的管道畸变区。

2、是晶体中滑移区与未滑移区的分界线，不一定是直线，也可以是折线或曲线，但他必与滑移方向相垂直，也垂直于位移矢量。

3、不能终端与晶体内部（在晶体表面露头，终止于晶界或相界，与其他位错相交；自行封闭为位错环）。

4、滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其他平面上不能滑移。由于在刃型位错中，位错线与滑移矢量互相垂直，因此他们所能构成的平面只有一个。

5、正刃型位错规定位错线方向垂直纸面向外，半原子面在上，柏氏矢量平行纸面向右，负刃型位错反之。

刃型位错的运动

刃型位错在晶体中有两种运动方式，一种是滑移，另一种是攀移。

1、刃型位错的滑移

图3说明了含有刃型位错的简单立方晶体的滑移过程。

在切应力作用下，位错线AB沿着位错线与柏氏矢量所确定的惟一平面滑移，当AB位错线移动至晶体表面时位错消失，形成一个原子间距的滑移台阶，其大小相当于柏氏矢量的值。如果有大量位错重复此过程，就会在晶体外表面形成肉眼可见的滑移痕迹。位错的滑移不会引起晶体体积的变化（△V=0），所以这种运动称为保守运动或守恒运动。

2、刃型位错的攀移

攀移的本质是刃型位错的半原子面向上或向下运动，于是位错线亦向上或向下运动，如图4。

通常把半原子面向上移动称为正攀移，半原子面向下移动称为负攀移。攀移的机理与滑移不同，它是通过原子的扩散来实现的。如图4中（b）、（c）所示，空位反向扩散至半原子面的边缘形成割阶，随着空位反向扩散的继续，当原始位错线被空位全部占据时，原始位错线向上移动了一个原子间距，即刃型位错发生正攀移，同理，原子扩散至刃型位错半原子面的下方，使整条位错线下移了一个原子间距，位错发生了负攀移。

由于空位的迁移和原子扩散对温度十分敏感，因此位错的攀移是一个热激活的过程，通常只有在高温下攀移才对位错的运动产生重要影响。

位错滑移是在切应力作用下发生，而正应力可使位错攀移。拉应力促使负攀移，压应力造成正攀移。刃型位错的攀移是通过空位迁移和原子扩散来实现，它必然会引起晶体体积变化。因此，位错攀移称为非保守运动或非守恒运动。

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