差排與線缺陷

混合差排(mixed dislocation)

純刃與純螺是兩個整齊的極端,但真實差排很少這麼聽話。沿著一條差排在晶體中彎曲前進——它們大多是迴圈或蜿蜒的線,而非完美的直線——你會發現在某處線垂直於它的柏格斯向量(那裡是刃型),在另一處平行(那裡是螺型),而在兩者之間的每一處,線都以某個傾斜角度坐落。混合差排就是線與其柏格斯向量成一般夾角的差排,因此它同時帶有部分刃型與部分螺型。

這個確切觀念建立在一個固定事實上:柏格斯向量 b 沿著同一條差排線處處「相同」——它是守恆的。隨著線彎曲而改變的,是線本身的方向。所以相對於局部的線方向,把 b 拆成兩部分:垂直於線的分量是刃型部分,平行於線的分量是螺型部分。若線與 b 夾角為 theta,則刃分量大小為 b sin(theta),螺分量為 b cos(theta)。theta = 90 度時為純刃;theta = 0 時為純螺;介於兩者之間則是真正的混合,融合了兩種應力場。

這就是為什麼一個躺在其滑移面內的封閉差排迴圈如此具啟發性:因為 b 固定,而線繞著迴圈掃過每一個方向,所以迴圈的某一段是純刃,離它四分之一圈的那段是純螺,其餘則是混合。整個迴圈在應力下擴張,因為每一段都在滑移,各以自己的方式。混合型是常態,而非例外——純刃與純螺是我們最先分析的乾淨理想化,正是為了讓我們能理解混合的現實。

面心立方晶體中的一個差排迴圈只有一個柏格斯向量,例如 b 沿 [10-1]。迴圈線沿 [10-1] 走的地方是純螺(b 平行於線);繞四分之一圈、線沿 [1-21](在滑移面內垂直於 b)走的地方是純刃;四段連接的弧則是混合,依局部夾角把 b 拆成刃分量與螺分量。

沿著具有單一柏格斯向量的一個迴圈,差排性質從刃型連續變到螺型再變回來——中間各處皆為混合。

混合並不表示柏格斯向量在變——b 沿整條差排恆定。變的是線與固定 b 之間的「夾角」,刃/螺的比例也隨之改變。

又稱
mixed-character dislocation混合型差排