位錯攀移是指在熱缺陷或者外力作用下，位錯線在垂直其滑移面方向上的運(yùn)動，結(jié)果導(dǎo)致晶體中空位或間隙質(zhì)點(diǎn)的增殖或減少。攀移的實質(zhì)是多余半原子面的伸長或者縮短。由于螺位錯沒有多余的半原子面，故無攀移運(yùn)動。

外文名

dislocation climb

本質(zhì)

借助于空位或質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散

分類

正攀移、負(fù)攀移

攀移力

化學(xué)攀移力Fs 彈性攀移力Fc

學(xué)科

材料科學(xué)

本質(zhì)

攀移和滑移都是位錯運(yùn)動的兩種形式，在產(chǎn)生機(jī)理和運(yùn)動過程中存在著一定的差異。

位錯攀移

機(jī)理

位錯的攀移是靠原子或空位的轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)的。當(dāng)原子從多余半原子面下端轉(zhuǎn)移到別處去，或空位從別處轉(zhuǎn)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(dāng)原子從別處轉(zhuǎn)移到原子面下端時，或空位從這里轉(zhuǎn)移到別處去時，位錯線就向下攀移，即負(fù)攀移。攀移矢量大小等于滑移面的面間距。

位錯攀移

由于位錯攀移需要物質(zhì)的擴(kuò)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(jìn)行。這樣，位錯線在攀移過程中就會變成折線，出現(xiàn)割階。隨著攀移的進(jìn)行，這些割階將沿著運(yùn)動方向行進(jìn)，直到它移過整個位錯線才完成一個矢量的攀移。

位錯攀移

位錯的攀移力

位錯的攀移力，就是使位錯發(fā)生攀移運(yùn)動的力。它一般包括兩部分：（1）化學(xué)攀移力Fs，是指不平衡空位濃度施加給位錯攀移的驅(qū)動力。（2）彈性攀移力Fc，是指作用于半原子面上的正應(yīng)力分量作用下，刃位錯所受的力。其中壓應(yīng)力能促進(jìn)正攀移，拉應(yīng)力則可促進(jìn)負(fù)攀移。

位錯攀移的激活能

位錯攀移的激活能Uc由割階形成的激活能Uj及空位的擴(kuò)散激活能Ud兩部分所組成。若晶體經(jīng)過塑性形變，因位錯交割已經(jīng)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(fù)、單晶拉制中，攀

位錯攀移

移起著重要的作用。例如，經(jīng)塑性變形的晶體，位錯無規(guī)則地分布在地移面上，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(nèi)應(yīng)力。所以位錯攀移在低溫下是難以進(jìn)行的，只有在高溫下才能發(fā)生。

應(yīng)用與實驗觀察

在單晶生長中常利用位錯攀移來消除空位。例如拉制單晶硅時，首先高速拉制，是單晶中的空位過飽和，然后使生長的單晶逐漸變細(xì)，則多余半原子面與空位不斷交換而逐漸退出晶體。

位錯攀移運(yùn)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(fù)過程時發(fā)現(xiàn)，原來淬火時由空位聚集成片并形成位錯環(huán)逐步縮小，最終消失。這種位錯環(huán)由刃位錯所組成，其伯氏矢量垂直于位錯環(huán)所在平面，只能在垂直于位錯環(huán)的柱面上滑移，稱為棱柱位錯環(huán)。這種位錯環(huán)在環(huán)所在的平面上只能攀移。因此環(huán)半徑的收縮可以肯定是位錯的攀移過程。