位錯偶極子是晶體材料中常見的微觀缺陷，相對於單個位錯，位錯偶極子產生的應力場很小，但對材料機械性能的影響卻不能忽略。許多學者對位錯偶極子與裂紋的干涉作用進行了研究。研究了一個螺型位錯偶極子和一條表面裂紋的互動作用，計算了裂紋尖端應力強度因子以及作用在偶極子中心的像力和像力偶矩等重要的物理量。
基本介紹
- 中文名：位錯偶極子
- 外文名：Dislocation dipole
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：晶體材料中常見的微觀缺陷
- 特點：產生的應力場很小
簡介,螺型位錯偶極子與圓形界面剛性線的干涉效應,分析和討論,總結,
簡介
位錯偶極子是晶體材料中常見的微觀缺陷，相對於單個位錯，位錯偶極子產生的應力場很小，但對材料機械性能的影響卻不能忽略。許多學者對位錯偶極子與裂紋的干涉作用進行了研究。研究了一個螺型位錯偶極子和一條表面裂紋的互動作用，計算了裂紋尖端應力強度因子以及作用在偶極子中心的像力和像力偶矩等重要的物理量。刃型位錯偶極子和一條半無限長裂紋的干涉效應，位錯偶極子對裂紋尖端應力強度因子的影響。同樣研究了刃型位錯偶極子和一條半無限長裂紋的干涉問題，給出了應變能、作用在偶極子中心的像力和像力矩、裂紋尖端應力強度因子等物理量的解析表達式。
螺型位錯偶極子與圓形界面剛性線的干涉效應
在加工和製造的過程中，兩種材料界面最容易產生缺陷，界面裂紋和界面剛性線夾雜是兩種極端情況。研究螺型位錯偶極子和圓形夾雜界面剛性線的干涉效應。運用復勢方法得到問題的一般解答，特別是當只有一條界面剛性線時的封閉解，在獲得了剛性線尖端的應力強度因子的同時，通過擾動應力場求得作用與螺旋位錯偶極子中心的像力和像力偶矩。
分析和討論
隨著偶極子方向角的變化，螺型位錯偶極子先禁止剛性線，後反禁止剛性線。在此過程中，出現應力強度因子為零的臨界值，且剛性線越長（剛性線角度越大）該臨界角越小。偶極子方向角對應力強度因子的影響很大，會改變偶極子對剛性線尖端的禁止效應。值得注意的是。無論剛性線長度怎樣變化，偶極子都反禁止剛性線尖端。
位錯力隨方向角成周期性變化，界面剛性線排斥位錯偶極子。表示夾雜退化為圓孔，一般情況下，圓孔應該吸引位錯偶極子；然而，由於圓孔表面存在剛性線，情況截然不同，出現了圓孔排斥剛性線的現象；另外，隨著夾雜-基體彈性模量比的增加，排斥力也越來越大。值得注意的是，在螺型位錯偶極子接近界面的過程中，如果界面不存在剛性線，則軟夾雜吸引位錯偶極子，隨著偶極子不斷接近界面，該吸引力越來越大；當界面存在較長的剛性線時，軟夾雜和界面剛性線的聯合作用表現為排斥螺型位錯偶極子，而當界面剛性線較短時，軟夾雜和界面剛性線先吸引後排斥偶極子，在軸上存在一個偶極子的穩定平衡位置，該處位錯力為零。
隨著角度的增加，界面對偶極子的吸引效應逐漸被削弱，而排斥效應增強，最終表現為穩態排斥。夾雜和基體為同種材料，且界面理想粘結，不存在位錯力，這點在圖中充分體現出來了，即位錯力為零。同時也說明，夾雜剛度小於基體剛度時，存在臨界剛性線長度，使得位錯偶極子處於平衡狀態。隨著彈性模量比的增加，界面對螺型位錯偶極子的排斥效應不斷增強，但最終趨於穩態值，即當剛性線達到一定長度後，與硬夾雜的效果類似。螺型位錯偶極子逆時針旋轉，且越接近界面，位錯力偶矩越大。
總結
研究了螺型位錯偶極子與圓形夾雜界面剛性線的彈性干涉問題。運用複變函數方法，獲得了該問題的復勢函式封閉形式解；求得了剛性線尖端的應力強度因子以及作用在位錯偶極子中心的像力和像力偶矩的表達式，並討論了各參數對應力強度因子、像力、像力偶矩的影響規律。結果表明，螺旋位錯偶極子對剛性線尖端有較強的禁止效應且剛性線尖端對螺旋位錯偶極子有排斥作用，因此，螺旋位錯偶極子臂的取向對偶極子的平衡影響是非常重要的。
