位錯攀移是指在熱缺陷或者外力作用下，位錯線(xiàn)在垂直其滑移面方向上的運動(dòng)，結果導致晶體中空位或間隙質(zhì)點(diǎn)的增殖或減少。攀移的實(shí)質(zhì)是多余半原子面的伸長(cháng)或者縮短。由于螺位錯沒(méi)有多余的半原子面，故無(wú)攀移運動(dòng)。

外文名

dislocation climb

本質(zhì)

借助于空位或質(zhì)點(diǎn)的擴散

分類(lèi)

正攀移、負攀移

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動(dòng)的兩種形式，在產(chǎn)生機理和運動(dòng)過(guò)程中存在著(zhù)一定的差異。

位錯攀移

機理

位錯的攀移是靠原子或空位的轉移來(lái)實(shí)現的。當原子從多余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(shí)，位錯線(xiàn)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(shí)，或空位從這里轉移到別處去時(shí)，位錯線(xiàn)就向下攀移，即負攀移。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)的擴散，因此，不可能整條位錯線(xiàn)同時(shí)攀移，只能一段一段（或者一個(gè)、幾個(gè)原子）地逐段進(jìn)行。這樣，位錯線(xiàn)在攀移過(guò)程中就會(huì )變成折線(xiàn)，出現割階。隨著(zhù)攀移的進(jìn)行，這些割階將沿著(zhù)運動(dòng)方向行進(jìn)，直到它移過(guò)整個(gè)位錯線(xiàn)才完成一個(gè)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)生攀移運動(dòng)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動(dòng)力。（2）彈性攀移力Fc，是指作用于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(jìn)正攀移，拉應力則可促進(jìn)負攀移。

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及空位的擴散激活能Ud兩部分所組成。若晶體經(jīng)過(guò)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(shí)kT=0.026eV，由此可見(jiàn)，在常溫下位錯靠熱激活來(lái)攀移是很困難的。但是，在許多高溫過(guò)程，如蠕變、回復、單晶拉制中，攀

位錯攀移

移起著(zhù)重要的作用。例如，經(jīng)塑性變形的晶體，位錯無(wú)規則地分布在地移面上，但若加熱到一定溫度，這些位錯會(huì )通過(guò)攀移離開(kāi)原來(lái)的滑移面，在位錯之間的相互作用下沿縱向排列起來(lái)，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(jìn)行的，只有在高溫下才能發(fā)生。

應用與實(shí)驗觀(guān)察

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

位錯攀移運動(dòng)已通過(guò)實(shí)驗得到驗證。例如，通過(guò)薄膜透射電鏡觀(guān)察淬火金屬的熱回復過(guò)程時(shí)發(fā)現，原來(lái)淬火時(shí)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(chēng)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(guò)程。