منبع فرانک-رید

منبع فرانک-رید (Frank–Read source) مکانیزمی برای توجیه تکثیر نابه‌جایی‌ها به هنگام تغییر شکل کریستال است. هنگام تغییر شکل به منظور ایجاد لغزش، نابه‌جایی‌ها باید توسط مکانیزم‌هایی تکثیر شوند که یکی از آن‌ها منبع فرانک-رید است. در طی فرآیند کرنش سختی (Cold working) نابه‌جایی‌ها توسط منبع فرانک-رید تکثیر می‌شوند. افزایش چگالی نابه‌جایی‌ها تنش تسلیم فلزات را افزایش می‌دهد و در نتیجه استحکام فلز افزایش می‌یابد.

تصویر متحرکی که نحوه تکثیر حلقه نابه‌جایی توسط یک منبع فرانک-رید (در مرکز صفحه) را نشان می‌دهد.

این مکانیز توسط دو فیزیکدان بریتانیایی، چارلز فرانک و تورنتن رید پیشنهاد شد.

مکانیزمویرایش

وقتی یک نابه‌جایی بین دو نقطه قفل شده باشد، قسمت مابین این دو نقطه در اثر نیروی برشی کافی ابتدا خمیده می‌شود. سپس این خمیدگی آن قدر ادامه می‌یابد تا به صورت یک نیم دایرهٔ کامل در آید. آن گاه این نیم دایره شروع به دور زدن دو نقطهٔ مذکور می‌نماید تا شبیه یک خم بسته شود و دو قسمت آن به هم برسد. در این هنگام این دو قسمت همدیگر را خنثی می‌کنند و یک نابجایی حلقه‌ای متولد می‌گردد. بخشی از خط نابه‌جایی که در فاصله این دو قفل باقی‌مانده می‌تواند در اثر تنش اعمالی جدید یا با ادامه یافتن تنش قبلی مجدداً شروع به خم شدن نماید. این فرآیند بارها و بارها انجام می‌شود و هربار یک حلقه نابه‌جایی به وجود می‌آورد که لغزشی به اندازه یک بردار برگرز در امتداد صغحه لغزش انجام می‌دهد. با این حال این منبع نامحدود نیست و تنش متقابلی که بر اثر تجمع نابه‌جایی‌ها در امتداد صفحه لغزش ایجاد می‌شود باعث کاهش تنش اعمالی و در نتیجه پس از کم شدن آن از یک مقدار بحرانی به توقف منبع منجر می‌شود.

این تنش بحرانی از رابطه زیر که مقدار تنش لازم برای خم کردن نابه‌جایی به صورت نیم دایره است بدست می‌آید:[۱]

 

که در آن:

G: مدول برشی

b: بردار برگرز

x: فاصله دو نقطه قفل

منابعویرایش

  1. دیتر، جورج.ای (۱۳۹۲). متالورژی مکانیکی. تهران: مرکز نشر دانشگاهی. صص. http://www٫ketab٫ir/modules٫php?name=News&op=pirbook&bcode=۲۰۹۴۶۳۰. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۰۱-۱۱۴۶-۸.