Кинк (материаловедение) - Kink (materials science)

Перегибы отклонения от вывих дефект по его плоскости скольжения. В краевых дислокациях постоянная планер позволяет коротким областям дислокации поворачиваться, превращаясь в винтовые дислокации и создавая изломы. Винтовые дислокации имеют вращаемые плоскости скольжения, таким образом, изгибы, возникающие вдоль винтовых дислокаций, действуют как якорь для плоскости скольжения.^[1] Перегибы отличаются от пробежки при этом изгибы строго параллельны плоскости скольжения, в то время как ступеньки смещаются от плоскости скольжения.

Энергия

Чисто краевые и винтовые дислокации концептуально прямые, чтобы минимизировать их длину, и через нее энергия деформации системы. С другой стороны, малоугловые смешанные дислокации можно рассматривать как преимущественно краевые дислокации с винтовыми перегибами в ступенчатой ​​структуре (или наоборот), переключение между сегментами прямолинейных чисто краевых и чисто винтовых дислокаций. На самом деле перегибы - это не резкие переходы. Как полная длина дислокации, так и угол перегиба зависят от свободной энергии системы. Первичные области дислокации лежат в Потенциал Пайерлса-Набарро минимумы, в то время как изгиб требует дополнительной энергии в виде энергетического пика. Чтобы свести к минимуму свободную энергию, кинк уравновешивается при определенной длине и угле. Большие пики энергии создают короткие, но резкие изгибы, чтобы минимизировать длину дислокации в области высоких энергий, в то время как небольшие пики энергии создают длинные и вытянутые изгибы, чтобы минимизировать общую длину дислокации.^[2]

Форма излома меняется в зависимости от пика энергии. Сверху большой пик энергии создает резкий переход излома. Внизу меньший пик энергии создает более широкий и постепенный переход.

Перегиб движения

Перегибы способствуют перемещению дислокации вдоль плоскости скольжения под действием напряжения сдвига и непосредственно отвечают за Пластическая деформация кристаллов. Когда кристалл подвергается поперечной силе, например При разрезании ножницами приложенная сила сдвига заставляет дислокации перемещаться через материал, смещая атомы и деформируя материал. Вся дислокация не перемещается сразу - скорее, дислокация создает пару изломов, которые затем распространяются в противоположных направлениях по длине дислокации, в конечном итоге сдвигая всю дислокацию на Вектор гамбургеров. Скорость дислокаций через распространение кинков также явно ограничена частотой зарождения перегибов, поскольку отсутствие перегибов ставит под угрозу механизм, с помощью которого дислокации перемещаются.

Когда сила сдвига приближается к бесконечности, скорость, с которой мигрируют дислокации, ограничивается физическими свойствами материала, максимизируя скорость звука в материале. При более низких напряжениях сдвига скорость дислокаций экспоненциально зависит от приложенной силы сдвига:

${\displaystyle v_{0}=C\tau ^{p},\,\!}$

куда

${\displaystyle \tau }$ прикладывается поперечная сила

${\displaystyle C}$ и ${\displaystyle p}$ экспериментально найденные константы

Вышеприведенное уравнение дает верхний предел скорости дислокации. Взаимодействие движения дислокации с окружающей средой, особенно с другими дефектами, такими как пробежки и осаждает, приводит к торможению и замедляет дислокацию:^[3]

${\displaystyle v_{D}=v_{0}e^{-D/\tau },\,\!}$

куда

${\displaystyle D}$ - параметр сопротивления кристалла

Движение перегиба также сильно зависит от температуры. Более высокая тепловая энергия способствует возникновению изгибов, а также увеличению колебаний атомов и движению дислокаций.

Изгибы также могут образовываться под сжимающим напряжением из-за деформации кристаллических плоскостей в полости. При высоких сжимающих силах массы дислокаций сразу перемещаются. Изгибы совпадают друг с другом, образуя стены изгибов, которые распространяются одновременно.^[4] При достаточных усилиях растягивающая сила, создаваемая ядром дислокации, превышает напряжение разрушения материала, объединяя границы перегиба в острые перегибы и расслаивая пластину. базальные плоскости кристалла.

Рекомендации

1. Х. Фёлль. «Движение и образование вывихов - перегибы и изгибы». Кильский университет.
2. Кортни, Т. (2005). Механическое поведение материалов (2-е изд.). Waveland Press.
3. Гилман, Дж. Дж. (1965). «Подвижность дислокаций в кристаллах». Журнал прикладной физики, 36(10): 3195-3206.
4. Барсум, М. В., Л. Фарбер, Т. Дж. М. Эль-Раги и М. Т. А (1999). «Дислокации, полосы перегиба и пластичность Ti3SiC2 при комнатной температуре». J Am Chem Soc, 30(7): 1727–1738.