В материаловедении поперечное скольжение — это процесс, при котором винтовая дислокация перемещается из одной плоскости скольжения в другую из-за локальных напряжений . Он допускает неплоское движение винтовых дислокаций. Неплоское движение краевых дислокаций достигается посредством переползания .
Поскольку вектор Бюргерса идеальной винтовой дислокации параллелен линии дислокации, она имеет бесконечное число возможных плоскостей скольжения (плоскостей, содержащих линию дислокации и вектор Бюргерса), в отличие от краевой или смешанной дислокации, которая имеет уникальную плоскость скольжения. Поэтому винтовая дислокация может скользить или скользить по любой плоскости, содержащей ее вектор Бюргерса. Во время поперечного скольжения винтовая дислокация переключается со скольжения по одной плоскости скольжения на скольжение по другой плоскости скольжения, называемой плоскостью поперечного скольжения. Поперечное скольжение движущихся дислокаций можно увидеть с помощью просвечивающей электронной микроскопии . [1]
Возможные плоскости поперечного скольжения определяются кристаллической системой . В объемно-центрированных кубических (ОЦК) металлах винтовая дислокация с b=0,5< 1 11> может скользить по плоскостям {110} или плоскостям {211}. В гранецентрированных кубических (ГЦК) металлах винтовые дислокации могут поперечно скользить из одной плоскости типа {111} в другую. Однако в ГЦК металлах чистые винтовые дислокации диссоциируют на две смешанные частичные дислокации на плоскости {111}, а протяженная винтовая дислокация может скользить только по плоскости, содержащей две частичные дислокации. [2] Механизм Фриделя-Эскайга и механизм Флейшера были предложены для объяснения поперечного скольжения частичных дислокаций в ГЦК металлах.
В механизме Фриделя-Эскейга две частичные дислокации сужаются в точку, образуя идеальную винтовую дислокацию на своей исходной плоскости скольжения, а затем снова диссоциируют на плоскости поперечного скольжения, создавая две различные частичные дислокации. Затем напряжения сдвига могут заставить дислокацию расшириться и перейти на плоскость поперечного скольжения. [3] Атомное моделирование подтвердило механизм Фриделя-Эскейга. [4]
Альтернативно, в механизме Флейшера одна частичная дислокация испускается на плоскость поперечного скольжения, а затем две частичные дислокации сжимаются на плоскости поперечного скольжения, создавая лестнично-стержневую дислокацию. Затем другая частичная дислокация объединяется с лестнично-стержневой дислокацией, так что обе частичные дислокации находятся на плоскости поперечного скольжения. Поскольку лестничный стержень и новые частичные дислокации имеют высокую энергию, этот механизм потребует очень высоких напряжений. [2]
Поперечное скольжение важно для пластичности , поскольку оно позволяет дополнительным плоскостям скольжения стать активными и позволяет винтовым дислокациям обходить препятствия. Винтовые дислокации могут перемещаться вокруг препятствий в своей первичной плоскости скольжения (плоскости с самым высоким разрешенным напряжением сдвига). Винтовая дислокация может скользить по другой плоскости скольжения, пока не пройдет препятствие, а затем может вернуться в первичную плоскость скольжения. [2] Затем винтовые дислокации могут избегать препятствий посредством консервативного движения (без необходимости атомной диффузии), в отличие от краевых дислокаций, которые должны подниматься, чтобы обойти препятствия. Поэтому некоторые методы повышения предела текучести материала, такие как упрочнение твердого раствора, менее эффективны, поскольку из-за поперечного скольжения они не блокируют движение винтовых дислокаций. [5]
При высоких скоростях деформации (во время стадии II деформационного упрочнения ) моделирование динамики дискретных дислокаций (DD) показало, что поперечное скольжение способствует образованию дислокаций и увеличивает скорость дислокаций способом, зависящим от скорости деформации, что приводит к снижению напряжения течения и деформационного упрочнения. [6]
Поперечное скольжение также играет важную роль в динамическом восстановлении (стадия III деформационного упрочнения), способствуя уничтожению винтовых дислокаций и последующему перемещению винтовых дислокаций в положение с более низкой энергией.