线缺陷通常是许多原子的长度。线缺陷称为混乱并且只发生在结晶物质中。混乱在材料科学中尤其重要,因为它们有助于确定材料的机械强度。脱位有两种基本类型刃型位错和螺旋位错。混合脱位,结合两种类型的方面,也很常见。需要注意的是,位错不能在晶体内部结束。它们必须在一个水晶边缘或其他错位处结束,否则它们必须封闭自己。
早期的材料研究导致了完美晶体理论强度的计算。但这些理论强度比实际测量的要大很多倍。在20世纪30年代,理论认为这种机械强度的差异可以用一种线性晶体缺陷来解释,这种缺陷被称为位错。“错位”一词指的是原子尺度上的缺陷,是由g·i·泰勒在1934年创造的。
刃型位错
刃型位错边缘位错线的中心,沿额外的半平面的末端定义原子。这种缺陷可能沿着一条直线一直延伸到晶体中,也可能沿着一条不规则的路径。它也可能很短,只向晶体中延伸一小段距离,导致沿滑动面(边缘缺陷移动的方向)滑动一个原子距离。宏观塑性变形简单地对应于永久变形的结果混乱的运动,或滑,以响应施加的剪切应力。混乱如果来自周围某个平面的原子断开键,并与末端边缘的原子重新结合,则可以移动。理解位错的运动是理解为什么位错可以在比完美晶体低得多的应力下发生变形的关键。错位运动类似于毛虫的运动。毛毛虫必须用很大的力才能同时移动它的整个身体。相反,它把身体的后部向前移动了一小部分,形成了一个驼峰。驼峰向前移动,最终使整个身体向前移动了一小部分。滑移发生在晶体受到应力时,位错通过晶体移动,直到它到达边缘或被另一个位错阻止。
螺旋位错
螺丝混乱可由一个平行于晶体的撕裂方向产生滑移。如果一个螺钉位错跟随在一个完整的电路周围,它将显示一个类似于螺纹的滑移模式。螺钉脱位更难观察。想象一下,沿着一个平面切割一个晶体,通过晶格向量将其中的一半穿过另一半,这两部分重新组装在一起而不留下任何缺陷。螺旋位错的运动也是剪切应力的结果,但缺陷线的运动是垂直于应力和原子位移的方向,而不是平行的。
图案可以是左手的,也可以是右手的。这就要求一些原子键不断地重新形成,使晶体在屈服后的形态与之前几乎相同。
来源:William D. Callister, David G. Rethwisch。材料科学与工程:导论第9版,Wiley;9版(2013年12月4日),ISBN-13: 978-1118324578。
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