Loading article…
材料科学において、クロススリップとは、局所的な応力によってらせん転位が1つのすべり面から別のすべり面へ移動する過程のことである。これにより、らせん転位の非平面的な移動が可能となる。刃状転位の非平面的な移動は、クライムによって実現される。
完全ならせん転位のバーガースベクトルは転位線に平行であるため、刃状転位や混合転位のように滑り面が1つしかない場合とは異なり、無限の数の滑り面（転位線とバーガースベクトルを含む面）が存在する。したがって、らせん転位は、そのバーガースベクトルを含む任意の面に沿って滑る。クロススリップ中、らせん転位は1つの滑り面に沿って滑ることから、クロススリップ面と呼ばれる別の滑り面に沿って滑ることに切り替わる。移動する転位のクロススリップは、透過型電子顕微鏡で観察できる。[ 1 ]
可能なクロススリップ面は結晶系によって決まります。体心立方格子(BCC) 金属では、b=0.5< 1 11>のらせん転位は、{110}、{112}、または {123} 面を滑ることができ、これらの面はすべて同程度の充填密度を持っています。[ 2 ]面心立方格子 (FCC) 金属では、らせん転位は、ある {111} 型の面から別の面へクロススリップすることができます。ただし、FCC 金属では、純粋ならせん転位は {111} 面上で 2 つの混合部分転位に解離し、拡張されたらせん転位は、2 つの部分転位を含む面上でのみ滑ることができます。[ 3 ]フリーデル・エスカイグ機構とフライシャー機構は、FCC 金属における部分転位のクロススリップを説明するために提案されています。
フリーデル・エスカイグ機構では、2 つの部分転位が一点に収縮し、元のすべり面上に完全ならせん転位を形成し、その後、交差すべり面で再び解離して 2 つの異なる部分転位を生成します。せん断応力によって転位が伸長し、交差すべり面上に移動する可能性があります。[ 4 ]原子シミュレーションによってフリーデル・エスカイグ機構が確認されています。[ 5 ]
あるいは、フライシャー機構では、1つの部分転位がクロススリップ面に放出され、次に2つの部分転位がクロススリップ面上で収縮して階段状転位を形成します。次に、もう1つの部分転位が階段状転位と結合して、両方の部分転位がクロススリップ面上に位置するようになります。階段状転位と新しい部分転位は高エネルギーであるため、この機構では非常に高い応力が必要になります。[ 3 ]
クロススリップは塑性にとって重要であり、追加のすべり面が活性化し、らせん転位が障害物を迂回できるようになる。らせん転位は、主すべり面（分解せん断応力が最も高い面）内の障害物を迂回して移動できる。らせん転位は、障害物を越えるまで別のすべり面に滑り込み、その後主すべり面に戻ることができる。[ 3 ]らせん転位は、障害物を迂回するために登らなければならない刃状転位とは異なり、保存的な運動（原子拡散を必要としない）によって障害物を回避できる。したがって、固溶強化などの材料の降伏応力を増加させる方法の中には、クロススリップによってらせん転位の移動を妨げないため、効果が低いものがある。[ 6 ]
高ひずみ速度（ステージII加工硬化中）では、離散転位ダイナミクス（DD）シミュレーションにより、クロススリップが転位の生成を促進し、ひずみ速度に依存する形で転位速度を増加させ、その結果、流動応力と加工硬化が低下することが示唆されている。[ 7 ]
クロススリップは、ねじ転位の消滅を促進し、その後、ねじ転位をより低いエネルギー配置に移動させることにより、動的回復（第III段階の加工硬化）においても重要な役割を果たします。