刃位錯除沿滑移面滑移外，還可垂直於滑面發生攀移，相當於其半原子面垂直於滑移面上下移動。這是刃位錯的一個重要性質。它涉及位錯附近的空位聚集或部分原子擴散的過程。在材料熱處理和冷熱加工中會經常遇到這個問題。
位錯攀移是指刃型位錯在晶體內沿著垂直於滑移面方向上的運動。位錯攀移是一種擴散過程，藉助於空位或質點的擴散與運動，刃型位錯向上、向下攀移一定的原子間距。
基本介紹
- 中文名：位錯攀移
- 外文名：dislocation climb
- 學科：材料科學
- 本質：藉助於空位或質點的擴散
- 類型：刃型位錯
- 分類：正攀移、負攀移
簡介,刃型位錯,攀移力,激活能,實驗觀察,
簡介
位錯攀移需通過擴散實現，故低溫時位錯攀移比較困難，高溫下攀移輕易實現。作用於攀移面的正應力有利於位錯攀移，如下圖所示的外加壓應力P，可促進正攀移；晶體中過飽和的空位，也有利於攀移，可見經淬火或冷加工後的金屬在加熱時，位錯攀移將起重要作用。在電子顯微鏡下研究高溫合金顯微結構與力學性能的關係時，總會涉及位錯的攀移和它對位錯組態的影響。
位錯攀移位錯攀移是靠原子或空位的轉移來實現的。當原子從多餘半原子面下端轉移到別處去，或空位從別處轉移到半原子面的下端時，位錯線便向上攀移，即正攀移；反之，當原子從別處轉移到原子面下端時，或空位從這裡轉移到別處去時，位錯線就向下攀移，即負攀移。攀移矢量大小等於滑移面的面間距。由於位錯攀移需要物質的擴散，因此，不可能整條位錯線同時攀移，只能一段一段（或者一個、幾個原子）地逐段進行。這樣，位錯線在攀移過程中就會變成折線，出現割階。隨著攀移的進行，這些割階將沿著運動方向行進，直到它移過整個位錯線才完成一個矢量的攀移。
刃型位錯
位錯線垂直於滑移的方向的位錯稱為刃型位錯。在晶體的上半部分有半個多餘的晶面，它像用刀劈柴那樣，擠入一組平行晶面之間，而位錯線正好處於所插人晶面的刀刃上。如下圖所示：
刃型位錯將晶體的上半部分向右移動一個原子間距，再按原子的結合方式連線起來。除分界線附近的一管形區域例外，其他部分基本都是完好的晶體。在分界線的上方將多出半個原子面（HEFG），這就是刃型位錯。FE是位錯線，並且與滑移方向b垂直。
攀移力
位錯的攀移力，就是使位錯發生攀移運動的力。它一般包括兩部分：（1）化學攀移力Fs，是指不平衡空位濃度施加給位錯攀移的驅動力。（2）彈性攀移力Fc，是指作用於半原子面上的正應力分量作用下，刃位錯所受的力。其中壓應力能促進正攀移，拉應力則可促進負攀移。
激活能
位錯攀移的激活能Uc由割階形成的激活能Uj及空位的擴散激活能Ud兩部分所組成。若晶體經過塑性形變，因位錯交割已經形成大量割階，則Uc=Ud。一般Uj=1eV，而Ud較大，如對Fe，Ud=2.5eV，室溫時kT=0.026eV，由此可見，在常溫下位錯靠熱激活來攀移是很困難的。但是，在許多高溫過程，如蠕變、回復、單晶拉制中，攀移起著重要的作用。例如，經塑性變形的晶體，位錯無規則的分布在滑移面上，但若加熱到一定溫度，這些位錯會通過攀移離開原來的滑移面，在位錯之間的相互作用下沿縱向排列起來，從而消除大部分的內應力。所以位錯攀移在低溫下是難以進行的，只有在高溫下才能發生。
刃位錯的攀移實驗觀察
在單晶生長中常利用位錯攀移來消除空位。例如拉制單晶矽時，首先高速拉制，是單晶中的空位過飽和，然後使生長的單晶逐漸變細，則多餘半原子面與空位不斷交換而逐漸退出晶體。 位錯攀移運動已通過實驗得到驗證。例如，通過薄膜透射電鏡觀察淬火金屬的熱回復過程時發現，原來淬火時由空位聚集成片並形成位錯環逐步縮小，最終消失。這種位錯環由刃位錯所組成，其伯氏矢量垂直於位錯環所在平面，只能在垂直於位錯環的柱面上滑移，稱為稜柱位錯環。這種位錯環在環所在的平面上只能攀移。因此環半徑的收縮可以肯定是位錯的攀移過程。
位錯攀移