位错之间的交互作用

过程：
位错线弯曲和扩展中，b不 变，位错线各点性质在变。
1点为左螺旋，7点为右螺 旋，两点相遇时，彼此抵消， 位错线断开成两部分。
外面是封闭的位错环，向外 扩展到晶体表面，产生一个b的 滑移量；
而环内的CD在τ和T的作用 下变直，回到原始状态。
CD重复上述过程，放出大 量位错环，造成位错的增殖。
启动F-R源所需要的切应力
二、位错的增殖
充分退火的金属：ρ =1010~1012/m2； 经剧烈冷变形的金属： ρ =1015~1016/m2。 高出4~5个数量级：变形过程中，位错肯定以某 种方式不断增殖了。 位错源：能增殖位错的地方。 位错增殖的机制有多种，其中最重要的是Frank －Read源，简称F-R源。
F-R源
一．位错的生成
晶体中的位错来源：
1、晶体生长过程中产生位错。 先、后凝固部分点阵常数有差异，形成位错作为 过渡； 生长着的晶体偏转或弯曲引起相邻晶块之间有位 相差，它们之间会形成位错； 晶粒受力变形而形成位错。
2、自高温较快冷却时晶体内存在大量过饱和空 位，空位聚集形成位错。
3、晶体内部的某些界面出现应力集中现象，使 该局部区域发生滑移，在该区域产生位错。
这样的位错组态构成小角度晶界，也叫做位错壁(位 错墙)。回复过程中多边化后的亚晶界就是由此形成的。
两刃位错在X-轴方向上的交互作用 (a)同号位错；
对于两个异号刃位错，其交互作用力与同号位错 相反，位错e2的稳定平衡位置和亚稳定平衡位置对 换，即|x|=|y| 时，为稳定平衡位置。
两刃位错在X-轴方向上的交互作用 (a)同号位错；(b)异号位错
fy是使e2沿y轴攀移的力。 当b1、b2同号时， fy与y同号。 位错e2在位错e1的滑移面以上时，即 y>0， 则fy>0，位错将向上攀移； 当e2在e1滑移面以下时，fy<0， 则e2向下 攀移。
因此，两同号位错沿y轴方向互相排斥。
而异号位错间的fy与y异号，所以沿y轴方 向互相吸引。
第六节 位错的增殖、塞积与交割
当|x|=|y| 时，fx=0，不存在使位错e2滑移的力，但 当它稍许偏离此位置时，所受到的力会使它偏离的更 远，即y=x和y=-x两条线是位错e2的介稳定位置。
当x=0， fx=0，当它稍许偏离此位置时，所受到的 力就使它退回原处，即Y轴是位错e2的稳定平衡位置。
处于相互平行的滑移面上的同号刃位错，将力图沿 着与柏氏矢量垂直的方向排列起来。
τmax= Gb/L
dθ/2
dθ/2
f
弗兰克一瑞德位错增殖机制已为实验 所证实，人们已在硅、镉、Al-Cu，Al－ Mg合金，不锈钢和氯化钾等晶体直接观察 到类似的F-R源的迹象。
双交滑移增殖机制； L形位错的增殖机制。
三、位错的塞积
位错滑移运动的障碍：固定位错、杂质粒子，晶界等。 位错的塞积：位错在障碍物前被阻止、堵塞起来。 位错塞积群：塞积的位错群体。 领先位错：靠近障碍物的位错。 塞积群中位错所受的力有：
Gb，1
2r
位错S2在此应力场中受到的力为：
fr
z

b2

G
b1 b2
2r
两平行螺型位错间的作用力fr：大小与两位错强度
的向乘r积，成垂正直比于，所而作与用两的位位错错间线距。成反比，其方向沿径
同理，位错S1在 S2的应力场的 作用下也将受到一个大小相等，方
向相反的作用力。
当 b1 和 b2同向时，即为同号螺位错， fr>0，作用力为排斥力， 若 b1 和 b2反向时，即为异号螺位错， fr<0，作用力为吸引力。
1)外加切应力产生的作用力τb，
促使位错运动，并尽量靠拢。 2)位错之间产生的相互排斥力，
使位错在滑移面上尽量散开。 3)障碍物作用于领先位错的阻力。
三种力平衡时，塞积群的位错停止滑动，并按一定规律排列： 越靠近障碍物，位错越密集，距障碍物越远，越稀疏。
e1
由x(x2-y2)项决定，即由e2的位置决定。
当b1、b2同号时， 在|x|>|y|时，若x>0，则fx>0； 若x<0， 则fx<0， 表明位错e2位于①、 ②区时，两位错互相排斥； 当y=0，若x>0，则fx>0；若x<0， 则fx<0，表 明位于同一滑移面上的同号位错总是互相排斥的。
在|x|<|y|时，若x>0，则fx< 0； 若x<0， 则fx>0， 表明位错e2位于③ 、 ④ 区时， 两位错互相吸引；
当外加切应力τ作用时，CD上将受到的力有：
f=τb：驱动力， 使位错向前弯曲。
线张力T：T = (1/2)Gb2，使位错变直。 平衡时有：fds = 2Tsin(dθ/2) ds=rdθ，sin(dθ/2)≈dθ/2 平衡半径：r =Gb/2τ 使位错弯曲到半径r所需的切应力：
τ= Gb/2r 半圆时：r最小， τ最大。 设CD间的距离为L，rmin=L/2， 启动F-R源所需的临界切应力：
第五节 位错之间的交互作用
晶体中存在位错时，在它的周围便产生一个应 力场。
实际晶体中往往有许多位错同时存在。 任一位错在其相邻位错应力场作用下都会受到 作用力，此交互作用力随位错类型、柏氏矢量大小、 位错线相对位向的变化而变化。
一、两个平行螺位错间的作用力
位错S1在(r,θ)处的应力场为
z

即：两平行螺位错交互作用的特点是：同号相斥，异号相吸;交 互作用力的绝对值则与两位错的柏氏矢量模的乘积成正比，而与 两位错间的距离成反比。
平行螺位错的交互作用力
二、两个平行刃位错之间的作用力
e1作用于(x,y)处的应力分量有σxx，σyy，σzz，τxy，τyx，其余 为0。但只有τyx和σxx对e2有作用，由于e2的滑移面平行于X—Z 面，切应力τyx能促使其沿X轴方向发生滑移，正应力σxx能促使 其沿Y轴方向发生攀移。τxy对e2的滑移不起作用， σyy，σzz对e2 的攀移也不起作用。
∴ 位错e1作用于位错e2上的力为：
fx

yx
b2

Gb1b2 y2 )2
e2
fy

xx
b2

Gb1b2
2 (1 )

y(3 x 2 (x2
y2) y2 )2

一定f时x是，引fx起的滑正移负的号作(即用作力用，力当的b方1和向b) 2