结构推理 已知位错环ABCDA的柏氏矢量为b,外应力为和,如下图所示。问: (1)位错环的各边分别是什么位错? (2)如何局部滑移才能得到这个位错环? (3)在足够大的切应力作用下,位错环将如何运动?晶体将如何变形? (4)在足够大的拉应力口作用下,位错环将如何运动?它将变成什么形状?晶体将如何变形?
【正确答案】解:(1)根据“左相反右相同”规则,AB是右旋螺位错,CD是左旋螺位错;根据右手定则,BC是正刃型位错,DA是负刃型位错。 (2)设想在完整晶体中有一个贯穿晶体的上、下表面的正四棱柱,它和滑移面MNPQ交于ABCDA。现让ABCDA上部的柱体相对于下部的柱体滑移b,柱体外的各部分晶体均不滑移。这样,ABCDA就是在滑移面上已滑移区(环内)和未滑移区(环外)的边界,因而是一个位错环。 (3)在切应力作用下,位错环下部晶体的运动方向与b的方向相同。根据右手定则,这种运动必然伴随着位错环的各边向环的外侧运动,从而导致位错环扩大。当位错环滑移出晶体后,滑移面上部晶体相对于下部晶体在反向平行于b的方向上滑移与b大小相同的距离;同时,晶体的左右两个侧面形成两个相反的台阶,台阶的宽度与b的大小相同。 (4)在拉应力的作用下,左侧晶体的运动方向与b的方向相同。根据右手定则,BC位错受力向下,DA位错受力向上,而AB和CD两螺位错不受力。如果拉应力足够大,而且温度足够高,则BC位错向下负攀移,DA位错向上负攀移。由于A、B、C、D四点的钉扎作用,形成了两个B-H位错源,如下图所示。位错源每增殖一个位错环且位错环运动出晶体,晶体中就多一层原子面。所增多的原子面上的原子来自于晶体中其他原子的扩散,同时在晶体中产生相应的空位,因此,虽然晶体形状不变,但y方向的厚度增大。
【答案解析】