位錯應變能

位錯應變能是指位錯在晶體中引起畸變使晶體的內能增加的能量。位錯在周圍晶體中引起畸變，是晶體產生的畸變能。

基本介紹

• 中文名：位錯應變能
• 外文名：dislocation energy
• 學科：材料工程
• 領域：工程技術

定義

位錯在晶體中引起畸變使晶體的內能增加的能量。位錯在周圍晶體中引起畸變，是晶體產生的畸變能。

位錯

位錯又可稱為差排(英語:dislocation)，在材料科學中，指晶體材料的一種內部微觀缺陷，即原子的局部不規則排列(晶體學缺陷)。

從幾何角度看，位錯屬於一種線缺陷，可視為晶體中已滑移部分與未滑移部分的分界線，其存在對材料的物理性能，尤其是力學性能，具有極大的影響。"位錯"這一概念最早由義大利數學家和物理學家維托·伏爾特拉(Vito Volterra)於1905年提出。

形式

理想位錯主要有兩種形式：刃位錯(edge dislocations)和 螺旋位錯(screw dislocations)。混合位錯(mixed dislocations)兼有前面兩者的特徵。

數學上，位錯屬於一種拓撲缺陷，有時稱為"孤立子"或"孤子"。這一理論可以解釋實際晶體中位錯的行為:可以在晶體中移動位置，但自身的種類和特徵在移動中保持不變；方向(伯格斯矢量)相反的兩個位錯移動到同一點，則會雙雙消失，或稱"湮滅"，若沒有與其他位錯發生作用或移到晶體表面，那么任何單個位錯都不會自行"消失"(即伯格斯矢量始終保持守恆)。

內容

它包括兩部分：

一是位錯核心的能量；

二是核心外的能量，一般稱為位錯的應變能。

運用彈性力學計算單位長度位錯應變能為：

1.對螺型位錯 U_應變= Gb^2/4π· ln(r₁/r₀)

2.對刃型位錯U_應變 =Gb^2·ln(r₁/r₀)/4π(1-γ),G是晶體的剪下模量，γ是泊松比，b是位錯的柏格斯矢量的大小，r₀是虎克定律失效的小區半徑，可以理解為位錯中小區的半徑，r是彈性應力場的半徑。

注意事項

對於位錯核心因為那裡原子錯排嚴重，不能簡化為連續彈性體；主要考慮對象是滑移面上，下面兩層原子的相互作用能，它稱為失配能或錯排能，據估算，它大約為位錯彈性應變能的十分之一。