螺型位错

螺旋位错

螺型位错（screw dislocation）又称螺旋位错（Burgers dislocation）。一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。

简介

螺型位错的晶体结构如图1所示。

设立方晶体右侧受到切应力τ的作用，其右侧上下两部分晶体沿滑移面ABCD发生了错动如图1中（a）所示，这时已滑移区和未滑移区的边界线bb'平行于滑移方向。图中1（b）是bb'附近原子排列的俯视图，图1中圆点“·”表示滑移面ABCD下方的原子，圆圈“。”表示滑移面ABCD上方的原子。可以看出，在aa'右边的晶体上下层原子相对错动了一个原子间距，而在bb’和aa'之间出现一个约有几个原子间距宽的、上下层原子位置不吻合的过渡区，原子的正常排列遭到破坏。如果以bb’为轴线，从a开始，按顺时针方向依次连接此过渡区的各原子，则其走向与一个右螺旋线的前进方向一样，见图1中（c）。这就是说，位错线附近的原子是按螺旋形排列的，所以把这种位错称为螺型位错。

螺型位错的特征

螺型位错的特征如下：

1、螺型位错无多余半原子面，原子错排是呈轴对称的。根据位错线附近呈螺旋形排列的原子旋转方向不同，螺型位错可分为右旋和左旋螺型位错。

2、螺型位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线。

3、纯螺型位错的滑移面不是唯一的。凡是包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面。但实际上，滑移通常是在那些原子密排面上进行的。

4、螺型位错线周围的点阵也发生了弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不会引起体积膨胀和收缩，且在垂直于位错线的平面投影上，看不到原子的位移，看不到有缺陷。

5、螺型位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少，故它也是包含几个原子宽度的线缺陷。

螺型位错与晶体生长

原子间的吸引力是自由原子结合成晶体过程中的原动力。理想晶体生长时，原子是一层一层地堆积生长，当一层完成后，再生长新的一层比较困难，如图2所示。

螺旋型位错的存在可以提高晶体的生长速度，因为它不存在生长完一层后才能生长新的一层的困难，这就是晶体生长中螺型位错的“触媒”作用，它能大大地加快晶体的生长速度，如图3所示。

螺型位错的运动

螺型位错没有多余半原子面，只产生滑移，不存在攀移。图4是螺型位错滑移过程的示意图：

在切应力作用下，位错线沿着与切应力方向相垂直的方向运动，直至消失在晶体表面，只留下一个柏氏矢量大小的台阶。螺型位错移动方向与柏氏矢量垂直，位错线方向与柏氏矢量平行。对螺型位错的滑移而言，它没有一个固定的滑移面，螺型位错的滑移面是一系列以位错线为共同转轴的滑移面，所以螺型位错不像刃型位错那样具有确定的滑移面，理论上它可以在所有包含位错线的平面进行滑移。

图5表示螺型位错滑移时周围原子的移动情况。

●代表下层晶面的原子，○代表上层晶面的原子，原位错线处在1-1处，在切应力作用下，位错线周围的原子作小量的位移，移动到虚线所标志的位置，即位错线移动到2-2处，表示位错线向左移动了一个原子间距，反映在晶体表面上即产生了一个台阶。它与刃型位错一样，由于原子移动量很小，所以，它移动所需的力也是很小的。

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