| 第3節(jié) 位錯(cuò)(5)
3. 位錯(cuò)之間的相互作用力
實(shí)際晶體中，有許多位錯(cuò)同時(shí)存在，每個(gè)位錯(cuò)周圍都有一個(gè)應(yīng)力場(chǎng)。位錯(cuò)之間的作用力是它們的應(yīng)力場(chǎng)互相作用的結(jié)果。此交互作用力隨位錯(cuò)類型，柏氏矢量大小，位錯(cuò)線相對(duì)位向的不同而變化。這種作用力使位錯(cuò)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，以降低體系的自由能�，F(xiàn)以兩個(gè)平行的直線位錯(cuò)為例討論之。
(1) 兩根平行螺型位錯(cuò)的交互作用
設(shè)兩條螺型位錯(cuò)平行于Z軸，相距為r，柏氏矢量為b1 、b2，如圖5-21。因?yàn)槁菪臀诲e(cuò)應(yīng)力場(chǎng)具有徑向?qū)ΨQ性，平行于Z軸，相距為 r的兩個(gè)螺型位錯(cuò)之間只有徑向作用力Fr存在。
 （5-49）
由（5-39）式， ，將 代入（5-49）式得
 （5-50）
換成直角坐標(biāo)系
 （5-51）
其中異號(hào)位錯(cuò)相互吸引，同號(hào)位錯(cuò)相互排斥。
 
（2）兩平行刃型位錯(cuò)的交互作用
兩個(gè)柏氏矢量平行的平行刃型位錯(cuò)位置關(guān)系如圖5-22。位錯(cuò)Ⅰ位于坐標(biāo)原點(diǎn)，位錯(cuò)Ⅱ在點(diǎn)（x, y）處。由（5-42）式，可求得位錯(cuò)Ⅰ作用于（x, y）處的各應(yīng)力分量，其中只有 與 對(duì)位錯(cuò)Ⅱ起作用。由于位錯(cuò)Ⅱ的滑移面與Y軸垂直，故 可使位錯(cuò)Ⅱ滑移。 可使位錯(cuò)Ⅱ沿X軸的分力Fx，沿Y軸的分力Fy。
 （5-52）
由于刃型位錯(cuò)只能在位錯(cuò)線與柏氏矢量構(gòu)成的滑移面上滑移，故Fx是決定位錯(cuò)行為的作用力，F(xiàn)x的正負(fù)由 項(xiàng)決定。
當(dāng)x=0時(shí)，F(xiàn)x＝0，作用力傾向使同號(hào)位錯(cuò)垂直于滑移面排列起來，這樣的位錯(cuò)組態(tài)構(gòu)成了小角度晶界。
當(dāng)x=y時(shí)，F(xiàn)x＝0，此時(shí)位錯(cuò)Ⅱ處在不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
當(dāng)x>0,x>y,Fx>0,兩位錯(cuò)互相排斥。
當(dāng)x>0,x<y,Fx<0,兩位錯(cuò)吸引，位錯(cuò)Ⅱ受到吸向Y軸的力。
以上討論的是兩同號(hào)位錯(cuò)的作用力，可形象地表示在圖5-23中。當(dāng)兩位錯(cuò)為異號(hào)時(shí)，它們的受力方向和同號(hào)位錯(cuò)相反，穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡位置互換。
4. 位錯(cuò)的塞積
位錯(cuò)滑移時(shí)，如在滑移面上遇到障礙物（例如晶粒邊界等）的阻礙，位錯(cuò)將塞積在障礙物的前面，形成 塞積群，如圖5-24所示。由于這些位錯(cuò)來自同一位錯(cuò)源，所以具有相同的柏氏矢量。在塞積群中，領(lǐng)先位錯(cuò)主要受障礙物對(duì)它的阻力和有效的外加切應(yīng)力以及其他位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的作用，而其他后面的位錯(cuò)只受外加切應(yīng)力和其他位錯(cuò)產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)作用。在這些力的共同作用下塞積群中的各位錯(cuò)保持平衡。結(jié)果，越靠近障礙物處位錯(cuò)排列越密集，后面的位錯(cuò)間距則逐漸增大。塞積群中的位錯(cuò)總數(shù)可以用下式計(jì)算：
 （5-53）
式中： 是系數(shù)，螺型位錯(cuò) ，刃型位錯(cuò) ，混合位錯(cuò) 介于1和 之間； 為作用在滑移面上的外加分切應(yīng)力； 是位錯(cuò)源到障礙物的距離； 是切變彈性模量； 是柏氏矢量。
此時(shí)障礙物受到的切應(yīng)力為
 （5-54）
這個(gè)結(jié)果說明作用于障礙物的作用力比外應(yīng)力τ0放大了N倍，塞積群產(chǎn)生了應(yīng)力集中。這是晶體受外力作用后產(chǎn)生裂縫的重要機(jī)制。
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