خلع

في علم المواد ، الخلع أو خلع تايلور هو عيب أو عدم انتظام بلوري خطي داخل بنية بلورية تحتوي على تغيير مفاجئ في ترتيب الذرات. تسمح حركة الخلع للذرات بالانزلاق فوق بعضها البعض عند مستويات إجهاد منخفضة وتُعرف بالانزلاق أو الانزلاق . يتم استعادة النظام البلوري على جانبي خلع الانزلاق ولكن الذرات على أحد الجانبين تحركت بموضع واحد. لا يتم استعادة النظام البلوري بالكامل مع الخلع الجزئي . يحدد الخلع الحدود بين المناطق المنزلقة وغير المنزلقة من المادة ونتيجة لذلك، يجب أن يشكل حلقة كاملة أو يتقاطع مع خلع أو عيوب أخرى أو يمتد إلى حواف البلورة. ^{[1] [2]} يمكن وصف الخلع بالمسافة واتجاه الحركة التي يسببها للذرات والتي يتم تحديدها بواسطة متجه برجر . يحدث التشوه البلاستيكي للمادة عن طريق إنشاء وحركة العديد من الخلع. يؤثر عدد وترتيب الخلع على العديد من خصائص المواد .

النوعان الرئيسيان من الخلع هما الخلع الثابت الذي لا يتحرك والخلع المنزلق الذي يتحرك. ^[3] ومن أمثلة الخلع الثابت خلع قضيب السلم وتقاطع لومر-كوتريل . والنوعان الرئيسيان من الخلع المتحرك هما خلع الحافة والخلع اللولبي .

يمكن تصور خلع الحواف على أنه ناتج عن انتهاء مستوى من الذرات في منتصف البلورة . في مثل هذه الحالة، لا تكون المستويات المحيطة مستقيمة، بل تنحني بدلاً من ذلك حول حافة المستوى النهائي بحيث يكون الهيكل البلوري منظمًا تمامًا على كلا الجانبين. هذه الظاهرة تشبه نصف قطعة من الورق تم إدخالها في كومة من الورق، حيث يكون العيب في الكومة ملحوظًا فقط عند حافة نصف الورقة.

تم تطوير النظرية التي تصف المجالات المرنة للعيوب في الأصل بواسطة فيتو فولتيرا في عام 1907. في عام 1934، اقترح إيجون أوروان ومايكل بولاني وجي آي تايلور أن الضغوط المنخفضة التي لوحظ أنها تنتج تشوهًا بلاستيكيًا مقارنة بالتنبؤات النظرية في ذلك الوقت يمكن تفسيرها من حيث نظرية الخلع.

تم تطوير النظرية التي تصف المجالات المرنة للعيوب في الأصل بواسطة فيتو فولتيرا في عام 1907. ^[4] تم صياغة مصطلح "الخلع" للإشارة إلى عيب على المستوى الذري بواسطة جي آي تايلور في عام 1934. ^[5]

قبل ثلاثينيات القرن العشرين، كان أحد التحديات الدائمة التي واجهت علم المواد هو تفسير اللدونة من منظور مجهري. تشير المحاولة التبسيطية لحساب إجهاد القص الذي تنزلق عنده المستويات الذرية المجاورة فوق بعضها البعض في بلورة مثالية إلى أنه بالنسبة لمادة ذات معامل قص ، فإن قوة القص تُعطى تقريبًا بواسطة: ${\displaystyle G}$${\displaystyle \tau _{m}}$

${\displaystyle \tau _{m}={\frac {G}{2\pi }}.}$

تتراوح معامل القص في المعادن عادة بين 20000 إلى 150000 ميجا باسكال، مما يشير إلى إجهاد قص متوقع يتراوح بين 3000 إلى 24000 ميجا باسكال. وكان من الصعب التوفيق بين هذا وإجهادات القص المقاسة في نطاق 0.5 إلى 10 ميجا باسكال.

في عام 1934، اقترح إيجون أوروان ومايكل بولاني وجي آي تايلور، بشكل مستقل، أن التشوه البلاستيكي يمكن تفسيره من حيث نظرية الخلع. يمكن أن تتحرك الخلع إذا كسرت الذرات من إحدى المستويات المحيطة روابطها وأعادت الارتباط بالذرات عند الحافة النهائية. في الواقع، يتم تحريك نصف مستوى من الذرات استجابة لإجهاد القص عن طريق كسر وإعادة تشكيل خط من الروابط، واحدة (أو عدد قليل) في كل مرة. الطاقة المطلوبة لكسر صف من الروابط أقل بكثير من تلك المطلوبة لكسر جميع الروابط على مستوى كامل من الذرات في وقت واحد. حتى هذا النموذج البسيط للقوة المطلوبة لتحريك الخلع يوضح أن اللدونة ممكنة عند ضغوط أقل بكثير من تلك الموجودة في البلورة المثالية. في العديد من المواد، وخاصة المواد المطيلة، تكون الخلع "حاملة" للتشوه البلاستيكي، والطاقة المطلوبة لتحريكها أقل من الطاقة المطلوبة لكسر المادة.

الخلع هو عيب أو عدم انتظام خطي في بنية البلورة يحتوي على تغيير مفاجئ في ترتيب الذرات. يتم استعادة النظام البلوري على جانبي الخلع ولكن الذرات على أحد الجانبين قد تحركت أو انزلقت. تحدد الخلع الحدود بين المناطق المنزلقة وغير المنزلقة من المادة ولا يمكن أن تنتهي داخل شبكة ويجب أن تمتد إما إلى حافة حرة أو تشكل حلقة داخل البلورة. ^[1] يمكن وصف الخلع بالمسافة واتجاه الحركة التي يسببها للذرات في الشبكة والتي تسمى متجه برجر. يظل متجه برجر للخلع ثابتًا حتى لو تغير شكل الخلع. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

توجد مجموعة متنوعة من أنواع الخلع، حيث تُعرف الخلع المتحركة باسم الخلع الانزلاقي والخلع الثابتة باسم الخلع الجالس . تسمح حركة الخلع المتحركة للذرات بالانزلاق فوق بعضها البعض عند مستويات إجهاد منخفضة وتُعرف بالانزلاق أو الانزلاق. قد تتعزز حركة الخلع أو تعوقها وجود عناصر أخرى داخل البلورة وبمرور الوقت، قد تنتشر هذه العناصر إلى الخلع لتشكل جو كوتريل . يفسر تثبيت هذه العناصر وانفصالها بعض سلوك الخضوع غير المعتاد الذي يُرى في الفولاذ. يعد تفاعل الهيدروجين مع الخلع أحد الآليات المقترحة لتفسير هشاشة الهيدروجين . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

تتصرف الخلع وكأنها كيان مميز داخل مادة بلورية حيث يمكن لبعض أنواع الخلع أن تتحرك عبر المادة فتنثني وتنثني وتغير شكلها وتتفاعل مع خلع وخصائص أخرى داخل البلورة. تنشأ الخلع عن طريق تشويه مادة بلورية مثل المعادن، مما قد يتسبب في ظهورها من الأسطح، وخاصة عند تركيزات الإجهاد أو داخل المادة عند العيوب وحدود الحبوب . يؤدي عدد وترتيب الخلع إلى ظهور العديد من خصائص المعادن مثل اللدونة والصلابة وقوة الخضوع . يمكن للمعالجة الحرارية ومحتوى السبائك والعمل البارد تغيير ^عدد وترتيب تعداد الخلع وكيفية تحركها وتفاعلها من أجل خلق خصائص مفيدة. [ ^{بحاجة لمصدر ]}

عندما تتعرض المعادن للمعالجة الباردة (التشوه عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا مقارنة بدرجة انصهار المادة المطلقة، أي أقل عادةً من )، تزداد كثافة الخلع بسبب تكوين خلع جديد. ويؤدي التداخل المتزايد الناتج بين حقول الانفعال للخلع المتجاورة إلى زيادة مقاومة حركة الخلع الإضافية تدريجيًا. ويتسبب هذا في تصلب المعدن مع تقدم التشوه. يُعرف هذا التأثير بالتصلب الانفعالي أو التصلب الناتج عن العمل. ${\displaystyle T_{m}}$${\displaystyle 0.4T_{m}}$

يمكن زيادة كثافة الخلع في مادة ما عن طريق التشوه البلاستيكي بالعلاقة التالية: ${\displaystyle \rho }$

${\displaystyle \tau \propto {\sqrt {\rho }}}$.

نظرًا لأن كثافة الخلع تزداد مع التشوه البلاستيكي، فيجب تنشيط آلية إنشاء الخلع في المادة. هناك ثلاث آليات لتكوين الخلع وهي النواة المتجانسة، وبدء حدود الحبيبات، والواجهات بين الشبكة والسطح، والرواسب، والمراحل المشتتة، أو الألياف المعززة.

إن إنشاء خلع عن طريق النواة المتجانسة هو نتيجة لتمزق الروابط الذرية على طول خط في الشبكة. يتم قص مستوى في الشبكة، مما يؤدي إلى وجود نصف مستويين متقابلين أو خلع. تتحرك هذه الخلع بعيدًا عن بعضها البعض عبر الشبكة. نظرًا لأن النواة المتجانسة تشكل خلعًا من بلورات مثالية وتتطلب كسر العديد من الروابط في وقت واحد، فإن الطاقة المطلوبة للنواة المتجانسة عالية. على سبيل المثال، تم إثبات أن الإجهاد المطلوب للنواة المتجانسة في النحاس هو ، حيث هو معامل القص للنحاس (46 جيجا باسكال). بحل ، نرى أن الإجهاد المطلوب هو 3.4 جيجا باسكال، وهو قريب جدًا من القوة النظرية للبلورة. لذلك، في التشوه التقليدي تتطلب النواة المتجانسة إجهادًا مركّزًا، ومن غير المحتمل جدًا. تعد بداية حدود الحبيبات وتفاعل الواجهة من المصادر الأكثر شيوعًا للخلع. ${\displaystyle {\frac {\tau _{\text{hom}}}{G}}=7.4\times 10^{-2}}$${\displaystyle G}$${\displaystyle \tau _{\text{hom}}\,\!}$

يمكن أن تؤدي المخالفات عند حدود الحبوب في المواد إلى حدوث خلع ينتشر داخل الحبوب. تعد الخطوات والحواف عند حدود الحبوب مصدرًا مهمًا للخلع في المراحل المبكرة من التشوه البلاستيكي.

إن مصدر فرانك-ريد هو آلية قادرة على إنتاج تيار من الخلع من جزء مثبت من الخلع. يؤدي الضغط إلى انحناء جزء الخلع، فيتمدد حتى يخلق حلقة خلع تنفصل عن المصدر.

يمكن أن ينتج سطح البلورة خلعًا في البلورة. وبسبب الخطوات الصغيرة على سطح معظم البلورات، يكون الإجهاد في بعض المناطق على السطح أكبر بكثير من الإجهاد المتوسط ​​في الشبكة. يؤدي هذا الإجهاد إلى خلع. ثم تنتشر الخلع في الشبكة بنفس الطريقة كما في بدء حدود الحبيبات. في البلورات المفردة، تتشكل غالبية الخلع على السطح. وقد ثبت أن كثافة الخلع على عمق 200 ميكرومتر في سطح المادة أعلى بست مرات من الكثافة في الكتلة. ومع ذلك، في المواد متعددة البلورات، لا يكون لمصادر السطح تأثير كبير لأن معظم الحبيبات لا تلامس السطح.

يمكن أن تؤدي الواجهة بين المعدن والأكسيد إلى زيادة عدد الخلع بشكل كبير. تضع طبقة الأكسيد سطح المعدن في حالة توتر لأن ذرات الأكسجين تنضغط في الشبكة، وتكون ذرات الأكسجين تحت الضغط. هذا يزيد بشكل كبير من الضغط على سطح المعدن وبالتالي كمية الخلع المتكونة على السطح. تؤدي كمية الإجهاد المتزايدة على خطوات السطح إلى زيادة الخلع المتكونة والمنبعثة من الواجهة. ^[6]

قد تتكون أيضًا خلع وتبقى في المستوى الفاصل بين بلورتين. يحدث هذا عندما لا تتطابق مسافات الشبكة بين البلورتين، مما يؤدي إلى عدم توافق الشبكتين عند الواجهة. يتم إطلاق الإجهاد الناتج عن عدم توافق الشبكة عن طريق تكوين خلع غير مناسب متباعد بانتظام. خلع غير مناسب هو خلع حافة مع خط الخلع في المستوى الفاصل ومتجه برجر في اتجاه العمودي للواجهة. قد تتكون واجهات مع خلع غير مناسب على سبيل المثال نتيجة لنمو بلوري متراكب على ركيزة. ^[7]

قد تتكون حلقات الخلع في الضرر الناتج عن الإشعاع النشط . ^{[8] [9]} يمكن فهم حلقة الخلع المنشورية على أنها قرص منهار إضافي (أو مفقود) من الذرات، ويمكن أن تتشكل عندما تتجمع الذرات أو الفراغات الخلالية معًا. قد يحدث هذا بشكل مباشر نتيجة لسلسلة تصادم واحدة أو متعددة ، ^[10] مما يؤدي إلى كثافات عالية محليًا للذرات الخلالية والفراغات. في معظم المعادن، تعد حلقات الخلع المنشورية هي المجموعات المفضلة من حيث الطاقة للذرات الخلالية الذاتية.

الخلع الضروري هندسيًا عبارة عن ترتيبات من الخلع يمكنها استيعاب درجة محدودة من الانحناء البلاستيكي في مادة بلورية. توجد تشابكات الخلع في المرحلة المبكرة من التشوه وتظهر على شكل حدود غير محددة جيدًا؛ تؤدي عملية الاسترداد الديناميكي في النهاية إلى تكوين بنية خلوية تحتوي على حدود ذات اتجاه خاطئ أقل من 15 درجة (حدود حبيبات ذات زاوية منخفضة).

إن إضافة نقاط تثبيت تمنع حركة الخلع، مثل عناصر السبائك، يمكن أن يؤدي إلى إدخال حقول إجهاد تعمل في النهاية على تقوية المادة من خلال طلب إجهاد أعلى مطبق للتغلب على إجهاد التثبيت ومواصلة حركة الخلع.

يمكن إزالة تأثيرات التصلب بالإجهاد عن طريق تراكم الخلع وبنية الحبوب المتكونة عند إجهاد مرتفع عن طريق المعالجة الحرارية المناسبة ( التلدين ) والتي تعزز استعادة المادة وإعادة تبلورها لاحقًا .

تسمح تقنيات المعالجة المشتركة للتصلب بالعمل والتلدين بالتحكم في كثافة الخلع، ودرجة تشابك الخلع، وفي النهاية قوة خضوع المادة.

يمكن أن يؤدي تكرار دورة مادة ما إلى تكوين وتجمع الخلع المحيط بالمناطق الخالية نسبيًا من الخلع. يشكل هذا النمط بنية تشبه السلم تُعرف باسم أشرطة الانزلاق المستمرة (PSB). ^[11] تُسمى أشرطة الانزلاق المستمرة بهذا الاسم لأنها تترك علامات على سطح المعادن، والتي حتى عند إزالتها بالتلميع، تعود في نفس المكان مع استمرار الدورة.

تتكون جدران PSB بشكل أساسي من خلع الحواف. بين الجدران، تنتقل اللدونة عن طريق خلع البراغي. ^[11]

في المكان الذي تلتقي فيه PSB بالسطح، تتشكل البثق والتسللات، والتي يمكن أن تؤدي تحت التحميل الدوري المتكرر إلى بدء شق التعب . ^[12]

يمكن أن تنزلق الخلع في المستويات التي تحتوي على كل من خط الخلع ومتجه برجر، وهو ما يسمى بمستوى الانزلاق. ^[13] بالنسبة لخلع المسمار، يكون خط الخلع ومتجه برجر متوازيين، وبالتالي قد ينزلق الخلع في أي مستوى يحتوي على الخلع. بالنسبة لخلع الحافة، يكون الخلع ومتجه برجر متعامدين، وبالتالي يوجد مستوى واحد يمكن أن ينزلق فيه الخلع.

إن تسلق الخلع هو آلية بديلة لحركة الخلع تسمح لخلع الحافة بالتحرك خارج مستوى الانزلاق الخاص بها. والقوة الدافعة لتسلق الخلع هي حركة الشواغر عبر شبكة بلورية. فإذا تحركت الشواغر بجوار حدود نصف المستوى الإضافي للذرات الذي يشكل خلعًا للحافة، فإن الذرة الموجودة في نصف المستوى الأقرب إلى الشواغر يمكن أن تقفز وتملأ الشواغر. ويؤدي تحول الذرة هذا إلى تحريك الشواغر بما يتماشى مع نصف مستوى الذرات، مما يتسبب في تحول أو تسلق إيجابي للخلع. وتُعرف عملية امتصاص الشواغر عند حدود نصف مستوى الذرات، بدلاً من إنشائها، بالتسلق السلبي. ونظرًا لأن تسلق الخلع ينتج عن قفز الذرات الفردية إلى الشواغر، فإن التسلق يحدث بزيادات قطر ذرة واحدة.

أثناء الصعود الإيجابي، تنكمش البلورة في الاتجاه العمودي على نصف المستوى الإضافي للذرات لأن الذرات تُزال من نصف المستوى. ونظرًا لأن الصعود السلبي يتضمن إضافة ذرات إلى نصف المستوى، فإن البلورة تنمو في الاتجاه العمودي على نصف المستوى. وبالتالي، فإن الإجهاد الانضغاطي في الاتجاه العمودي على نصف المستوى يعزز الصعود الإيجابي، في حين يعزز الإجهاد الشد الصعود السلبي. وهذا هو أحد الاختلافات الرئيسية بين الانزلاق والتسلق، حيث أن الانزلاق ناتج عن إجهاد القص فقط.

هناك فرق إضافي بين الانزلاق والتسلق وهو الاعتماد على درجة الحرارة. يحدث الصعود بسرعة أكبر بكثير في درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بدرجات الحرارة المنخفضة بسبب زيادة حركة الفراغ. من ناحية أخرى، لا يعتمد الانزلاق إلا قليلاً على درجة الحرارة.

تحدث الانهيارات الخلعيّة عندما تحدث حركات خلع متعددة في وقت واحد.

تعتمد سرعة الخلع إلى حد كبير على إجهاد القص ودرجة الحرارة، ويمكن غالبًا تحديدها باستخدام دالة قانون القوة: ^[14]

${\displaystyle v=A\tau ^{m}}$

حيث هو ثابت مادي، هو إجهاد القص المطبق، هو ثابت يتناقص مع زيادة درجة الحرارة. ستؤدي زيادة إجهاد القص إلى زيادة سرعة الخلع، في حين أن زيادة درجة الحرارة ستقلل عادةً من سرعة الخلع. يُفترض أن تشتت الفونون الأكبر عند درجات الحرارة الأعلى مسؤول عن زيادة قوى التخميد التي تبطئ حركة الخلع. ${\displaystyle A}$${\displaystyle \tau }$${\displaystyle m}$

يوجد نوعان رئيسيان من الخلع المتحرك: الخلع الحافة والخلع اللولبي. الخلع الموجود في المواد الحقيقية يكون عادة مختلطًا ، مما يعني أنه يتمتع بخصائص كليهما.

تتكون المادة البلورية من مجموعة منتظمة من الذرات، مرتبة في مستويات شبكية. خلع الحافة هو عيب حيث يتم إدخال نصف مستوى إضافي من الذرات في منتصف البلورة، مما يؤدي إلى تشويه مستويات الذرات القريبة. عندما يتم تطبيق قوة كافية من جانب واحد من بنية البلورة، يمر هذا المستوى الإضافي عبر مستويات الذرات وينكسر وينضم إلى الروابط معها حتى يصل إلى حدود الحبيبات. يتميز الخلع بخاصيتين، اتجاه الخط، وهو الاتجاه الذي يمتد على طول الجزء السفلي من نصف المستوى الإضافي، ومتجه برجر الذي يصف مقدار واتجاه التشويه للشبكة. في خلع الحافة، يكون متجه برجر عموديًا على اتجاه الخط.

إن الضغوط الناتجة عن خلع الحافة معقدة بسبب عدم تناسقها المتأصل. يتم وصف هذه الضغوط بثلاث معادلات: ^[15]

${\displaystyle \sigma _{xx}={\frac {-\mu \mathbf {b} }{2\pi (1-\nu )}}{\frac {y(3x^{2}+y^{2})}{(x^{2}+y^{2})^{2}}}}$

${\displaystyle \sigma _{yy}={\frac {\mu \mathbf {b} }{2\pi (1-\nu )}}{\frac {y(x^{2}-y^{2})}{(x^{2}+y^{2})^{2}}}}$

${\displaystyle \tau _{xy}={\frac {\mu \mathbf {b} }{2\pi (1-\nu )}}{\frac {x(x^{2}-y^{2})}{(x^{2}+y^{2})^{2}}}}$

حيث هو معامل القص للمادة، هو متجه برجر ، هي نسبة بواسون و و هي إحداثيات. ${\displaystyle \mu }$${\displaystyle \mathbf {b} }$${\displaystyle \nu }$${\displaystyle x}$${\displaystyle y}$

تشير هذه المعادلات إلى وجود مجموعة من الضغوط الموجهة رأسياً المحيطة بالخلع، مع تعرض الذرات القريبة من المستوى "الإضافي" للضغط، وتعرض الذرات القريبة من المستوى "المفقود" للتوتر. ^[15]

يمكن تصور خلع اللولب عن طريق قطع بلورة على طول مستوى وانزلاق نصفها عبر الآخر بواسطة متجه شبكي، حيث يلتحم النصفان معًا مرة أخرى دون ترك عيب. إذا مر القطع جزئيًا فقط عبر البلورة، ثم انزلق، فإن حدود القطع هي خلع لولبي. وهو يتألف من بنية يتم فيها تتبع مسار حلزوني حول العيب الخطي (خط الخلع) بواسطة المستويات الذرية في الشبكة البلورية. في خلع اللولب النقي، يكون متجه برجر موازيًا لاتجاه الخط. ^[16] يمكن لمجموعة من خلع اللولب أن تسبب ما يُعرف بحدود الالتواء. في حدود الالتواء، يحدث سوء المحاذاة بين حبيبات البلورة المجاورة بسبب التأثير التراكمي لخلع اللولب داخل المادة. تتسبب هذه الخلع في سوء التوجيه الدوراني بين الحبيبات المجاورة، مما يؤدي إلى تشوه يشبه الالتواء على طول الحدود. يمكن أن تؤثر حدود الالتواء بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية والكهربائية للمواد، مما يؤثر على ظواهر مثل انزلاق حدود الحبوب، والزحف، وسلوك الكسر ^[17] تكون الضغوط الناتجة عن خلع المسمار أقل تعقيدًا من الضغوط الناتجة عن خلع الحافة ولا تحتاج إلا إلى معادلة واحدة، حيث يسمح التناظر باستخدام إحداثيات شعاعية واحدة: ^[15]

${\displaystyle \tau _{r}={\frac {-\mu \mathbf {b} }{2\pi r}}}$

حيث هو معامل القص للمادة، هو متجه برجر، و هو إحداثي شعاعي. تشير هذه المعادلة إلى أسطوانة طويلة من الإجهاد تشع للخارج من الأسطوانة وتتناقص مع المسافة. ينتج عن هذا النموذج البسيط قيمة لا نهائية لجوهر الخلع عند و لذا فهو صالح فقط للإجهادات خارج جوهر الخلع. ^[15] إذا كان متجه برجر كبيرًا جدًا، فقد يكون الجوهر فارغًا بالفعل مما يؤدي إلى أنبوب صغير ، كما هو شائع في كربيد السيليكون . ${\displaystyle \mu }$${\displaystyle \mathbf {b} }$${\displaystyle r}$${\displaystyle r=0}$

في العديد من المواد، توجد خلع حيث لا يكون اتجاه الخط ومتجه برجر عموديين ولا متوازيين وتسمى هذه الخلع خلعًا مختلطًا ، يتكون من كل من صفة اللولب والحافة. ​​تتميز بـ ، الزاوية بين اتجاه الخط ومتجه برجر، حيث لخلع الحافة النقية و لخلع اللولب. ${\displaystyle \varphi }$${\displaystyle \varphi =\pi /2}$${\displaystyle \varphi =0}$

تترك الخلع الجزئية خلفها خطأ تكديس. هناك نوعان من الخلع الجزئي هما خلع فرانك الجزئي الذي يكون غير ثابت وخلع شوكلي الجزئي الذي يكون انزلاقيًا. ^[3]

يتم تشكيل خلع فرانك الجزئي عن طريق إدخال أو إزالة طبقة من الذرات على المستوى {111} والتي تكون محدودة بعد ذلك بالخلع الجزئي لفرانك. تُعرف إزالة طبقة مضغوطة بشكل وثيق باسم صدع التكديس الجوهري ويُعرف إدخال طبقة باسم صدع التكديس الخارجي . متجه برجر عمودي على مستوى الانزلاق {111} وبالتالي لا يمكن للخلع الانزلاق ويمكنه التحرك فقط من خلال الصعود . ^[1]

من أجل خفض الطاقة الكلية للشبكة، تتفكك خلع الحافة والمسمار عادةً إلى صدع تكديس يحده خلعان جزئيان لشوكلي. ^[18] يتناسب عرض منطقة صدع التكديس هذه مع طاقة صدع التكديس للمادة. يُعرف التأثير المشترك باسم الخلع الممتد وهو قادر على الانزلاق كوحدة واحدة. ومع ذلك، يجب إعادة تجميع خلع المسمار المنفصل قبل أن تتمكن من الانزلاق المتقاطع ، مما يجعل من الصعب على هذه الخلع التحرك حول الحواجز. تتمتع المواد ذات طاقات صدع التكديس المنخفضة بأكبر قدر من تفكك الخلع وبالتالي يسهل معالجتها بالبرودة.

إذا انقسم خلعان انزلاقيان يقعان على مستويين مختلفين {111} إلى جزئيات شوكلي وتقاطعا، فسوف ينتج عن ذلك خلع قضيب السلم مع خلع لومر-كوتريل في قمته. ^[19] يُطلق عليه اسم قضيب السلم لأنه يشبه القضيب الذي يحافظ على السجادة في مكانها على السلم.

يصف الهرولة خطوات خط الخلع التي لا تقع في المستوى الانزلاقي لبنية بلورية . ^{[18] نادرًا ما يكون خط الخلع مستقيمًا بشكل موحد، وغالبًا} ما يحتوي على العديد من المنحنيات والخطوات التي يمكن أن تعيق أو تسهل حركة الخلع من خلال العمل كنقط دقيقة أو نقاط نواة على التوالي. نظرًا لأن الهرولة خارج المستوى الانزلاقي، فلا يمكنها التحرك بالانزلاق (الحركة على طول المستوى الانزلاقي) تحت القص. يجب أن تعتمد بدلاً من ذلك على الصعود الميسر لانتشار الشواغر للتحرك عبر الشبكة. ^[20] بعيدًا عن نقطة انصهار المادة، فإن انتشار الشواغر هو عملية بطيئة، لذلك تعمل الهرولة كحواجز ثابتة في درجة حرارة الغرفة لمعظم المعادن. ^[21]

تتكون الهزات عادةً عندما يتقاطع خلعان غير متوازيين أثناء الانزلاق. يؤدي وجود الهزات في مادة ما إلى زيادة قوة خضوعها عن طريق منع الانزلاق السهل للخلع. سيعمل زوج من الهزات الثابتة في الخلع كمصدر فرانك ريد تحت القص، مما يزيد من كثافة الخلع الكلية للمادة. ^[21] عندما تزداد قوة خضوع المادة عن طريق زيادة كثافة الخلع، وخاصةً عند القيام بذلك من خلال العمل الميكانيكي، يُطلق على ذلك التصلب بالعمل . في درجات الحرارة المرتفعة، تصبح حركة الهزات التي يسهلها الفراغ عملية أسرع بكثير، مما يقلل من فعاليتها الإجمالية في إعاقة حركة الخلع.

الانحناءات هي خطوات في خط خلع موازٍ لمستويات الانزلاق. وعلى عكس الارتدادات، فإنها تسهل الانزلاق من خلال العمل كنقطة تكوين لحركة الخلع. ويسمح الانتشار الجانبي للانحناء من نقطة التكوين بالانتشار الأمامي للخلع مع تحريك عدد قليل من الذرات في كل مرة، مما يقلل من حاجز الطاقة الإجمالي للانزلاق.

في البعدين (2D) توجد فقط خلع الحافة، والتي تلعب دورًا مركزيًا في ذوبان البلورات ثنائية الأبعاد، ولكن ليس خلع المسمار. هذه الخلع هي عيوب نقطية طوبولوجية مما يعني أنه لا يمكن إنشاؤها معزولة عن طريق تحويل أفيني دون قطع البلورة السداسية حتى ما لا نهاية (أو على الأقل حتى حدودها). لا يمكن إنشاؤها إلا في أزواج مع متجه برجر المتوازي . إذا تم إثارة الكثير من الخلع حرارياً على سبيل المثال، يتم تدمير الترتيب الترجمي المنفصل للبلورة. في نفس الوقت، يختفي معامل القص ومعامل يونج ، مما يعني أن البلورة منصهرة إلى طور سائل. لم يتم تدمير الترتيب الاتجاهي بعد (كما هو موضح بواسطة خطوط الشبكة في اتجاه واحد) ويجد المرء - على غرار البلورات السائلة - طورًا سائلًا عادةً ما يكون به مجال توجيهي سداسي الطيات. لا يزال هذا الطور السداسي المزعوم يتمتع بصلابة اتجاهية. تظهر المرحلة السائلة المتساوية الخواص، إذا تفككت الخلع إلى انزياحات معزولة خماسية وسبعية . ^[22] يتم وصف هذا الذوبان المكون من خطوتين ضمن ما يسمى بنظرية كوسترليتز-ثاولس-هالبرين-نيلسون-يونج ( نظرية KTHNY )، استنادًا إلى انتقالين من نوع كوسترليتز-ثاولس .

يمكن استخدام المجهر الإلكتروني النافذ لمراقبة الخلع داخل البنية الدقيقة للمادة. ^[23] يتم تحضير رقائق رقيقة من المادة لجعلها شفافة لشعاع الإلكترون للمجهر. يخضع شعاع الإلكترون للحيود بواسطة مستويات الشبكة البلورية المنتظمة إلى نمط حيود ويتم توليد التباين في الصورة بواسطة هذا الحيود (وكذلك من خلال اختلافات السُمك والإجهاد المتغير والآليات الأخرى). تتمتع الخلع ببنية ذرية محلية مختلفة وتنتج مجال إجهاد، وبالتالي ستتسبب في تشتت الإلكترونات في المجهر بطرق مختلفة. لاحظ التباين "المتذبذب" المميز لخطوط الخلع أثناء مرورها عبر سمك المادة في الشكل (لا يمكن أن تنتهي الخلع في بلورة، وتنتهي هذه الخلع عند الأسطح لأن الصورة عبارة عن إسقاط ثنائي الأبعاد).

لا تحتوي الخلع على هياكل عشوائية، حيث يتم تحديد البنية الذرية المحلية للخلع بواسطة متجه برجر. أحد التطبيقات المفيدة جدًا للمجهر الإلكتروني النافذ في تصوير الخلع هو القدرة على تحديد متجه برجر تجريبيًا. يتم تحقيق تحديد متجه برجر من خلال ما يُعرف بتحليل ("g dot b"). ^[24] عند إجراء مجهر المجال المظلم باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ، يتم اختيار بقعة حيود لتشكيل الصورة (كما ذكرنا سابقًا، تحيد مستويات الشبكة الشعاع إلى بقع)، ​​وتتكون الصورة باستخدام الإلكترونات التي حيدت فقط بواسطة المستوى المسؤول عن بقعة الحيود هذه. المتجه في نمط الحيود من البقعة المنقولة إلى البقعة الحيودية هو المتجه. يتم قياس تباين الخلع بعامل حاصل الضرب النقطي لهذا المتجه ومتجه برجر ( ). ونتيجة لذلك، إذا كان متجه برجر والمتجه متعامدين، فلن تكون هناك إشارة من الخلع ولن يظهر الخلع على الإطلاق في الصورة. لذلك، من خلال فحص صور مختلفة للحقول المظلمة المتكونة من بقع ذات متجهات g مختلفة، يمكن تحديد متجه برجر. ${\displaystyle {\vec {g}}\cdot {\vec {b}}}$${\displaystyle {\vec {g}}}$${\displaystyle {\vec {g}}\cdot {\vec {b}}}$${\displaystyle {\vec {g}}}$

تقدم تقنيات المجهر الأيوني الميداني وفحص الذرات طرقًا لإنتاج تكبيرات أعلى بكثير (عادةً 3 ملايين مرة وما فوق) وتسمح بمراقبة الخلع على المستوى الذري. حيث يمكن حل التضاريس السطحية إلى مستوى الخطوة الذرية، تظهر الخلع اللولبي كسمات حلزونية مميزة - وبالتالي تكشف عن آلية مهمة لنمو البلورة: حيث توجد خطوة سطحية، يمكن للذرات أن تضاف إلى البلورة بسهولة أكبر، ولا يتم تدمير الخطوة السطحية المرتبطة بالخلع اللولبي أبدًا بغض النظر عن عدد الذرات المضافة إليها.

عندما يتقاطع خط الخلع مع سطح مادة معدنية، فإن مجال الإجهاد المرتبط به يزيد محليًا من قابلية المادة النسبية للتآكل الحمضي وينتج عن ذلك حفرة تآكل ذات شكل هندسي منتظم. بهذه الطريقة، يمكن ملاحظة التآكل في السيليكون، على سبيل المثال، بشكل غير مباشر باستخدام مجهر التداخل. يمكن تحديد اتجاه البلورة من خلال شكل حفر التآكل المرتبطة بالتآكل.

إذا تعرضت المادة للتشوه وتم إعادة نقشها بشكل متكرر، يمكن إنتاج سلسلة من حفر النقش التي تتبع بشكل فعال حركة الخلع المعني.

يمكن وصف حركة الخلع نتيجة للإجهاد الخارجي على الشبكة البلورية باستخدام قوى داخلية افتراضية تعمل بشكل عمودي على خط الخلع. يمكن استخدام معادلة Peach-Koehler ^{[25] [26] [27]} لحساب القوة لكل وحدة طول على الخلع كدالة لمتجه Burgers، ، الإجهاد، ، ومتجه الحس، . ${\displaystyle \mathbf {b} }$${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle \mathbf {s} }$

${\displaystyle \mathbf {f} =(\mathbf {b} \cdot \sigma )\times \mathbf {s} }$

القوة لكل وحدة طول من الخلع هي دالة للحالة العامة للإجهاد، ، ومتجه الإحساس، . ${\displaystyle \mathbf {F} }$${\displaystyle \mathbf {s} }$

${\displaystyle \mathbf {f} =\mathbf {F} \times \mathbf {s} ={\begin{vmatrix}{\hat {\imath }}&{\hat {\jmath }}&{\hat {k}}\\F_{x}&F_{y}&F_{z}\\s_{x}&s_{y}&s_{z}\end{vmatrix}}}$

يمكن الحصول على مكونات مجال الإجهاد من متجه برجر، الإجهادات الطبيعية، ، وإجهادات القص، . ${\displaystyle \sigma }$${\displaystyle \tau }$

${\displaystyle {\begin{aligned}F_{x}&=b_{x}\sigma _{xx}+b_{y}\tau _{xy}+b_{z}\tau _{xz}\\F_{y}&=b_{x}\tau _{yx}+b_{y}\sigma _{yy}+b_{z}\tau _{yz}\\F_{z}&=b_{x}\tau _{zx}+b_{y}\tau _{zy}+b_{z}\sigma _{zz}\end{aligned}}}$

يمكن استخلاص القوة بين الخلع من طاقة تفاعلات الخلع، . العمل الذي يتم عن طريق إزاحة الوجوه المقطوعة بالتوازي مع المحور المختار الذي يخلق خلعًا واحدًا في مجال الإجهاد لإزاحة أخرى. بالنسبة إلى الاتجاهات و : ${\displaystyle U_{\rm {int}}}$${\displaystyle x}$${\displaystyle y}$

${\displaystyle {\begin{aligned}U_{\rm {int}}&=\int _{x}^{\infty }(b_{x}\tau _{xy}+b_{y}\sigma _{yy}+b_{z}\sigma _{zy})\,dx\\U_{\rm {int}}&=\int _{y}^{\infty }(b_{x}\sigma _{xx}+b_{y}\tau _{yx}+b_{z}\sigma _{zx})\,dy\end{aligned}}}$

يمكن بعد ذلك إيجاد القوى عن طريق أخذ المشتقات.

${\displaystyle {\begin{aligned}F_{x}&=-{\frac {\partial U_{\rm {int}}}{\partial x}}\\F_{y}&=-{\frac {\partial U_{\rm {int}}}{\partial y}}\end{aligned}}}$

تميل الخلع أيضًا إلى التحرك نحو الأسطح الحرة بسبب طاقة الإجهاد المنخفضة. يمكن التعبير عن هذه القوة الوهمية لخلع المسمار مع مكون يساوي الصفر على النحو التالي: ${\displaystyle y}$

${\displaystyle F_{x}=b\tau _{zy}=-{\frac {Gb^{2}}{4\pi d}}}$

حيث تكون المسافة من السطح الحر في الاتجاه. يمكن التعبير عن القوة المؤثرة على خلع الحافة على النحو التالي:${\displaystyle d}$${\displaystyle x}$${\displaystyle y=0}$

${\displaystyle F_{x}=b\tau _{xy}=-{\frac {Gb^{2}}{4\pi (1-\nu )d}}}$

• العيوب في البلورات / موقع البروفيسور دكتور هيلموت فول يحتوي الفصل الخامس على ثروة من المعلومات حول الخلع؛
• برنامج تعليمي عبر الإنترنت من DoITPoMS حول الخلع، بما في ذلك أفلام الخلع في طوافات الفقاعات ؛
• الفرق بين خلع الحافة وخلع المسمار الفرق بين خلع الحافة وخلع المسمار بالتفصيل؛
• مجهر المسح النفقي – معرض الصور معرض الصور، بما في ذلك صفحة الخلع، التي شوهدت على المستوى الذري للأسطح المعدنية، بواسطة مجموعة فيزياء السطح في كلية الفيزياء، جامعة فيينا للتكنولوجيا، النمسا.
• فولتيرا، ف.، "حول توازن الأجسام المتعددة الترابطات"، ترجمة دي إتش دلفينيش
• Somigliana, C., "حول نظرية التشوهات المرنة"، ترجمة DH Delphenich