差排與強化機制

臨界分解剪應力(critical resolved shear stress)

差排會滑行,是因為它們被側向推動,被剪應力推動,也就是讓一層滑過另一層的那種應力,而不是把層拉開的那種。臨界分解剪應力(CRSS)就是那道門檻:作用在滑移面上、沿滑移方向、讓差排開始移動所需的確切剪應力大小。低於它,晶體只做彈性伸長;一達到它,晶體就開始降伏。

分解二字很重要。當你拉伸一根桿子時,滑移面通常與拉力方向成一個角度,所以你施加的應力只有一部分沿著滑移方向作用為剪應力;你必須把外加應力分解(投影)到那個平面與方向上。CRSS 就是滑移剛開始那一刻,這個分解剪應力分量的值。它是材料及其狀態的性質:對給定金屬、在給定溫度與純度下是一個固定的數,與試片剛好如何取向無關。純金屬單晶的 CRSS 非常低(銅低於 1 MPa),而本領域中的每一種強化機制都是靠提高它來運作。

溫度升高時 CRSS 會下降(原子晃動更劇烈,幫差排越過障礙),而當你加入雜質、細化晶粒、或纏入更多差排時,它會急遽攀升。它就是隱身在你於拉伸試驗中量到的巨觀降伏強度背後的微觀量。

純 FCC 銅的 CRSS 大約是 0.5 到 1 MPa,但拉伸試片會在更高的應力才降伏,因為外加拉力必須是 CRSS 的好幾倍,其分解剪應力分量才會達到那道門檻。

CRSS 才是滑移真正的觸發點;你從試驗讀到的降伏強度,是透過試片取向所看到的那個觸發點。

CRSS 是特定平面與方向上的剪應力,不是拉伸降伏強度;兩者透過取向(施密特定律)相關聯,把它們混為一談會讓數值差上兩倍以上。

又稱
CRSS臨界分解剪應力