انخلاع

الانخلاعات (Dislocations) هى الاسم الشائع للعيوب الخطية في المواد المتبلورة. وهذه الانخلاعات لها تأثير كبير على خواص وتشكيل المواد خاصة الفلزات وسبائكها وتجمع المعلومات عن أنواع وخواص وتأثيرات الانخلاعات في ما يسمى بنظرية الانخلاعات ومنشور فيها عدة خط هامة

الانخلاع Dislocation هى الاسم الشائع للعيوب الخطية في المواد المتبلورة.

في فهم المواد, الانخلاع Dislocation هوcrystallographic defect, or irregularity, within a crystal structure. The presence of dislocations strongly influences many of the properties of materials. The theory was originally developed by Vito Volterra in 1905. Some types of dislocations can be visualised as being caused by the termination of a plane of atoms in the middle of a crystal. In such a case, the surrounding planes are not straight, but instead bend around the edge of the terminating plane so that the crystal structure is perfectly ordered on either side. The analogy with a stack of paper is apt: if a half a piece of paper is inserted in a stack of paper, the defect in the stack is only noticeable at the edge of the half sheet.

وهناك نوعان رئيسيان: edge dislocations and screw dislocations. Mixed dislocations are intermediate between these.

Figure 1: An edge-dislocation (b = Burgers vector)

هندسة الانخلاع

Figure A Crystal lattice showing atoms and lattice planes

Figure B Schematic diagram (lattice planes) showing an edge dislocation. Burgers vector in black, dislocation line in blue.

Edge dislocations

The stresses caused by an edge dislocation are complex due to its inherent asymmetry. These stresses are described by three equations:

${\displaystyle \sigma _{xx ={\frac {-\mu b {2\pi (1-\nu ) {\frac {y(3x^{2 +y^{2 ) {(x^{2 +y^{2 )^{2$

${\displaystyle \sigma _{yy ={\frac {-\mu b {2\pi (1-\nu ) {\frac {y(x^{2 -y^{2 ) {(x^{2 +y^{2 )^{2$

${\displaystyle \tau _{xy ={\frac {-\mu b {2\pi (1-\nu ) {\frac {x(x^{2 -y^{2 ) {(x^{2 +y^{2 )^{2$

where μ is the shear modulus of the material, b is the Burgers vector, ν is Poisson's ratio and x and y are coordinates.

Screw dislocations

Figure C Schematic diagram (lattice planes) showing a screw dislocation.

${\displaystyle \tau _{r ={\frac {-\mu b {2\pi r$

حيث μ هي معامل القص للمادة, b هي متجه برگرز, وr هي الاحداثي الدائري.

الانخلاعات المختلطة

ملاحظة الانخلاعات

Transmission Electron Micrograph of Dislocations

Dislocations in silicon, orientation 100
Dislocations in silicon, orientation 111
Dislocation in silicon, orientation 111

مصادر الانخلاعات

الانخلاعات, slip and plasticity

${\displaystyle \tau _{m ={\frac {G {2\pi \ \,$

As shear modulus in metals is typically within the range 20 000 to 150 000 MPa, this is difficult to reconcile with shear stresses in the range 0.5 toعشرة MPa observed to produce plastic deformation in experiments.

مصطلحات مرتبطة

تسلق الانخلاع Climb dislocation تحرك انخلاع حافي في بلورة في اتجاه عمودي على مستوى الانزلاق فيها.

كثافة الانخلاعات density of dislocations درجة هجريز خطوط الانخلاع في بلورة، ويعبر عنها بعدد خطوط الانخلاع التي تتقاطع مع وحدة المساحة في البلورة.

انخلاع dislocation عيب يتكون في البلورة نتيجة إزاحة نسبية بين شطري انخلاع البلورة. عيب يتكون في البلورة نتيجة إزاحة نسبية بين شطري بتر فيها.

انخلاع dislocation عيب في بنية البلورات يتمثل في اختلال انتظام التوزيع الهندسي للذرات بها، أبرز أنواعه الانخلاع الحافي والانخلاع الحلزوني.

خط الانخلاع dislocation line الخط الفاصل بين شطري انخلاع البلورة.

شبكة الانخلاع dislocation network خطوط انخلاع تكون أشكالاً سداسية، اكتشفت أول مرة في بلورات بروميد الفضة.

انخلاع حافي edge dislocation انخلاع في شبيكة بلورية قد ينشأ عن إدخال مستوي إضافي من الذرات ينتهي عند خط الانخلاع ويعهد كذلك باسم انخلاع "تيلور وأوروان". اختلاف انتظام صف من الذرات على طول حافة مستقيمة في البنية البلورية.

انخلاع ممتد extended dislocation انخلاع في بنية بلورية محكمة التعبئة مكون من صدع نشأ عن وجود خطأ في التراص محدد بانخلاعين جزئيين .

انخلاع قابل للانزلاق glissile dislocation انخلاع جزئي في الهجريب البلوريقد يكون فيه متجه برجر في مستوى العيب فيصبح قابلاً للانزلاق.

انخلاع جزئ partial dislocation خط يحدد حافة الانخلاع الممتد يحدث عنده انزلاق جزء من مقدار ثابت الشبيكة . انزلاق جزئي غير مستمر يقع عند حافة انخلاع ممتد في هجريب البلورة.

الهامش

^ Reed-Hill (1994).

الخط

[1]Reed-Hill, R. E. (1994) "Physical Metallurgy Principles" ISBN 0-534-92173-6
Dieter, G. E. (1986) Mechanical Metallurgy ISBN 0-07-100406-8
Honeycombe, R.W.K. (1984) The Plastic Deformation of Metals ISBN 0-7131-2181-5
Hull, D. & Bacon, D. J. (1984) Introduction to Dislocations ISBN 0-08-028720-4
Read, W. T. Jr. (1953) Dislocations in Crystals ISBN 1-114-49066-0
Kleinert, Hagen, Gauge Fields in Condensed Matter, Vol. II, "STRESSES AND DEFECTS; Differential Geometry, Crystal Melting", pp. 743-1456, World Scientific (Singapore, 1989); Paperback ISBN 9971-5-0210-0 (readable online here)
Meyers and Chawla. (1999) Mechanical Behaviors of Materials. Prentice Hall, Inc. 228-231.

وصلات خارجية

Defects in Crystals/ Prof. Dr. Helmut Föll website Chapterخمسة contains a wealth of information on dislocations;
DoITPoMS Online tutorial on dislocations, including movies of dislocations in bubble rafts;
Scanning Tunneling Microscope - Gallery Image gallery, including a dislocations page, seen at the atomic level of metal surfaces, by the surface physics group at the Faculty of Physics, Vienna University of Technology, Austria.