位錯線張力是指位錯線長度增加一個單位時所作的功位錯能量與其長度成正比，所以它有儘量縮短其長度的趨勢，與液體的表面張力相似,這種趨勢可以用位錯線張力T來描述。
基本介紹
- 中文名：位錯線張力
- 外文名：dislocation line tension
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
簡介,公式,特性,位錯理論,
簡介
位錯應變能與位錯線長度成正比。為降低能量，位錯線具有儘量縮短其長度的傾向，從而使位錯產生線張力。其作用是使位錯變直，降低位錯能量，相當於物質彈性，稱之為位錯的彈性性質，類似於液體為降低表面能產生的表面張力。
公式
對直線型位錯T≈μb2/2，μ是晶體的切變模量;b是伯格斯矢量的大小。對一般波浪形的位錯，也可以用上式粗略的估計位錯線張力的大小。
特性
在1930年代以前，材料塑性力學行為的微觀機理一直是嚴重困擾材料科學家重大難題。1926年，蘇聯物理學家雅科夫·弗侖克爾從理想完整晶體模型出發，假定材料發生塑性切變時，微觀上對應著切變面兩側的兩個最密排晶面（即相鄰間距最大的晶面）發生整體同步滑移。
然而在塑性變形試驗中，測得的這些金屬的屈服強度僅為0.5～10MPa，比理論強度低了整整3個數量級。這是一個令人困惑的巨大矛盾。
1934年，埃貢·歐羅萬，麥可·波拉尼和 G.I. 泰勒三位科學家幾乎同時提出了塑性變形的位錯機制理論，解決了上述理論預測與實際測試結果相矛盾的問題。
位錯理論
位錯理論認為，之所以存在上述矛盾，是因為晶體的切變在微觀上並非一側相對於另一側的整體剛性滑移，而是通過位錯的運動來實現的。一個位錯從材料內部運動到了材料表面，就相當於其位錯線掃過的區域整體沿著該位錯伯格斯矢量方向滑移了一個單位距離（相鄰兩晶面間的距離）。這樣，隨著位錯不斷地從材料內部發生並運動到表面，就可以提供連續塑性形變所需的晶面間滑移了。與整體滑移所需的打斷一個晶面上所有原子與相鄰晶面原子的鍵合相比，位錯滑移僅需打斷位錯線附近少數原子的鍵合，因此所需的外加剪應力將大大降低。
在對材料進行“冷加工”（一般指在絕對溫度低於0.3 Tm下對材料進行的機械加工，Tm 為材料熔點的絕對溫度）時，其內部的位錯密度會因為位錯的萌生與增殖機制的激活而升高。隨著不同滑移系位錯的啟動以及位錯密度的增大，位錯之間的相互交截的情況亦將增加，這將顯著提高滑移的阻力，在力學行為上表現為材料“越變形越硬”的現象，該現象稱為加工硬化或應變硬化。纏結的位錯常能在塑性形變初始發生時的材料中找到，纏結區邊界往往比較模糊；在發生動態回復過程後，不同的位錯纏結區將分別演化成一個個獨立的胞狀結構，相鄰胞狀結構間一般有小於15°的晶體學取向差（小角晶界）。
