差排與線缺陷

滑移面(slip plane)

當金屬永久變形時,一塊晶體會像被推開的一副撲克牌那樣滑過另一塊。發生這種滑動的那個平面就是滑移面。差排做它的日常工作——滑移——的方式,就是在這樣一個平面內移動,而它經過之處,上方的晶體相對於下方的晶體滑了一個柏格斯向量。所以滑移面就是差排棲身並移動的那個平面。

至於是哪個平面,有一個精確的幾何約束。一條差排的滑移面必須「同時」包含差排線與它的柏格斯向量 b——這個平面由這兩個方向定義。對刃差排而言,線與 b 垂直,這兩個方向釘出唯一的平面,所以刃差排只有一個滑移面。對螺旋差排而言,線與 b 平行,因此它們「無法」定義單一平面——任何包含線的平面都可以——這正是螺旋差排能從一個平面交叉滑移到另一個平面的原因。自然不會隨機挑選這些平面:真實的滑移面是「最密堆積面」,也就是原子堆得最緊、層與層之間滑動最平順的平面,像上了油的紙張。

為什麼是最密堆積面?因為最密堆積面之間的間距是所有晶面族中最大的,而間距大、平滑的平面對滑動的阻力最小——晶格摩擦(派爾斯應力)在那裡最低。在面心立方金屬中,滑移面是四個 {111} 面;在六方最密堆積金屬中,通常是基面 (0001);在沒有真正最密堆積面的體心立方中,滑移較為雜亂、分散在數個晶面族上。辨識一個金屬的滑移面,是辨識其滑移系統的前半——而滑移系統掌管它如何、以及多容易被塑形。

在面心立方的銅中,滑移發生在 {111} 面上。(111) 面的晶面間距是所有晶面族中最大的,d_111 = a/sqrt(3) = 3.6/1.732 = 2.08 埃,比 d_200 = 1.8 埃或 d_220 = 1.27 埃都大。間距最大、滑動最平順、摩擦最低——所以 {111} 勝出成為滑移面。

差排在同時包含其線與 b 的平面內滑移;自然偏好間距寬大的最密堆積面。

只有滑移被侷限在滑移面內。差排也可以藉由攀移(刃型,靠空位)或交叉滑移(螺型,換到另一個包含線的平面)而離開它的滑移面——但一般低溫變形是滑移,會留在面內。

又稱
glide planeslip surface滑移面