位错应变能

编辑 锁定 讨论999
位错应变能是指位错在晶体中引起畸变使晶体的内能增加的能量。位错在周围晶体中引起畸变,是晶体产生的畸变能。
中文名
位错应变能
外文名
dislocation energy
学    科
材料工程
领    域
工程技术

位错应变能定义

编辑
位错在晶体中引起畸变使晶体的内能增加的能量。位错在周围晶体中引起畸变,是晶体产生的畸变能 [1] 

位错应变能位错

编辑
位错又可称为差排(英语:dislocation),在材料科学中,指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。
从几何角度看,位错属于一种线缺陷,可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线,其存在对材料的物理性能,尤其是力学性能,具有极大的影响。"位错"这一概念最早由意大利数学家和物理学家维托·伏尔特拉(Vito Volterra)于1905年提出。

位错应变能形式

编辑
理想位错主要有两种形式:刃位错(edge dislocations)和 螺旋位错(screw dislocations)。混合位错(mixed dislocations)兼有前面两者的特征。
数学上,位错属于一种拓扑缺陷,有时称为"孤立子"或"孤子"。这一理论可以解释实际晶体中位错的行为:可以在晶体中移动位置,但自身的种类和特征在移动中保持不变;方向(伯格斯矢量)相反的两个位错移动到同一点,则会双双消失,或称"湮灭",若没有与其他位错发生作用或移到晶体表面,那么任何单个位错都不会自行"消失"(即伯格斯矢量始终保持守恒) [2] 

位错应变能内容

编辑
它包括两部分:
一是位错核心的能量;
二是核心外的能量,一般称为位错的应变能。
运用弹性力学计算单位长度位错应变能为:
1.对螺型位错 U应变= Gb^2/4π· ln(r1/r0)
2.对刃型位错U应变 =Gb^2·ln(r1/r0)/4π(1-γ),G是晶体的剪切模量,γ是泊松比,b是位错的柏格斯矢量的大小,r0是虎克定律失效的小区半径,可以理解为位错中小区的半径,r是弹性应力场的半径 [1] 

位错应变能注意事项

编辑
对于位错核心因为那里原子错排严重,不能简化为连续弹性体;主要考虑对象是滑移面上,下面两层原子的相互作用能,它称为失配能或错排能,据估算,它大约为位错弹性应变能的十分之一 [3] 
参考资料
  • 1.    张俊彦, 张平, 尹久仁,等. 线黏弹性材料中位错的应力场及位错能量[C]// “力学2000”学术大会论文集. 2000.
  • 2.    董连科, 王克钢. 穿透夹杂界面的半无限楔形裂纹尖端螺型位错的发射研究[J]. 高压物理学报, 1989, 3(3):181-186.
  • 3.    张俊彦, 张平, 郭小刚,等. 高分子材料中的位错应力场及位错能量[J]. 高分子材料科学与工程, 2002, 18(1):30-32.