2.7 位错和缺陷之间的相互作用.ppt

2.6 位错与晶体缺陷的相互作用 点缺陷在晶体中会引起点阵畸变，产生的应力场可与位错产生交互作用 位错与溶质原子的交互作用 溶质原子处于位错的应力场之中，会产生弹性交互作用 位错与溶质原子的交互作用 位错与溶质原子的交互作用 至于溶质原子能否移至理想的位置，则取决于溶质原子的扩散能力 科垂耳气团 通常把把溶质原子与位错交互作用后，围绕位错而形成的溶质原子聚集物，称为“科垂耳气团”（Cottrell Atmosphere） 铃木气团 溶质原子与扩展位错之间会发生化学交互作用，产生铃木气团 斯诺克气团 体心立方晶体中间隙原子如C、N等与螺位错切应力场发生的交互作用 位错与空位的电学交互作用 刃位错压缩区原子间距小，电子密度增大，电子能量增大，刃位错膨胀区原子间距大，电子密度小，电子能量小 位错与空位的化学交互作用 置换式固溶体中溶质原子与层错化学交互作用，形成铃木（Suzuki）气团 2．位错与空位的交互作用 空位也会引起点阵畸变，空位与位错也会发生交互作用 2．位错与空位的交互作用 空位通常被吸引到刃型位错的压缩区，或消失在刃型位错线上，使位错线产生割阶? 空位盘转化成位错环 金属从高温急冷所固定下来的过饱和空位可以聚集成空位盘 ? 位错与空位的交互作用---位错在运动过程中产生空位 异号刃型位错互毁后产生空位 螺型位错交截后移动产生空位 两相互垂直的螺型位错经交截后产生刃型割阶 带割阶的螺位错运动 位错偶 割阶高度在几个原子间距到20nm之间，位错不能拖着割阶运动 割阶的运动 3．位错的交截 位错线互相垂直刃型位错的交截 柏氏矢量互相平行的互相垂直刃型位错的交截 位错线AB和XY发生交割后 位错交截 是否产生结果由位错线与另外的位错的柏矢矢量决定，若平行，无交截结果，垂直时才有交截结果 两根相互垂直的刃型位错线交截 刃型位错与螺型位错交截 两根螺型位错的交截 值得注意的一种，如图所示 螺型位错和螺型位错的交割 螺型位错和螺型位错的交割 两根螺型位错的交截 在外力足够大且温度比较高，并且此割阶长度足够小（1~2个原子间距），此割阶可以通过攀移与主位错一道运动，并在割阶后面留下一连串空位 位错的塞积 位错运动过程中除遇到其它位错而发生交截外，可能遇到晶界，孪晶界，相界等面缺陷障碍物而产生“塞积”现象 位错塞积群 轻微变形后的Cu-4.5Al合金中位错塞积在孪晶界 塞积群特点 （1）被塞积的位错群都是同号的刃型位错，位错之间相互排斥 *刘志勇 吉 首 大 学 物 理 与 机 电 工 程 学 院 JiShou University 1．位错与溶质原子的交互作用 弹性的、化学的、电学的、几何的四种交互作用 弹性作用为最重要 溶质原子与周围原子的交互作用 在刃型位错中显得尤其重要 不论是置换型还是间隙型溶质原子均会引起晶格畸变 间隙原子以及尺寸大于溶剂原子的溶质原子使周围基体晶格原子受到压缩应力 尺寸小于溶剂原子的溶质使基体晶格受到拉伸 溶质原子与位错的交互作用 所有溶质原子均可在刃型位错周围找到合适的位置 正刃型位错 下方原子受到拉应力，原子半径较大的置换型溶质原子和间隙原子位于位错滑移面下方（即晶格受拉区）可以降低位错的应变能 小原子半径的间隙型溶质原子位于滑称面上方（晶格受压区）可以降低位错应变能，使体系处于较低的能量状态 溶质原子分布于位错周围使位错的应变能下降，位错的稳定性增加，晶体强度提高 气团阻碍位错运动，产生固溶强化效应，但气团在高温条件下会消失，失去强化效果 用柯氏气团可解释合金中出现应变时效和屈服现象 由于扩展位错的层错区具有与周围基体不同的晶体结构（如fcc中层错区属hcp），为保持热力学平衡，溶质原子在层错区浓度与在基体中浓度不同，有的原子偏聚于层错区，减小表面能，使层错区宽度d增大，不易于束集，难于交滑移，从而提高合金强度，这种由化学交互作用而产生溶质原子在层错区偏聚，构成了“铃木气团” 与科垂耳气团比较 1）铃木气团与温度无关 2）铃木气团与位错类型无关 C、N原子使得α－Fe产生四方畸变 间隙原子分布于α－Fe的（1/2,0,0） （0,1/2, 0） （ 0,0,1/2）间隙位置 在应力作用下，三个间隙位置的原子应变能不同，从应变能大的位置跳到应变能小的位置，即斯诺克效应 压缩区电子流向膨胀区，压缩区带正电，膨胀区带负电，形成电偶极子 高价原子进入膨胀区，低价原子进入压缩区 作用力为弹性交互作用的1/5 比弹性交互作用小1－2个数量级 由于堆剁层错作用，很难靠热起伏摆脱溶质原子束缚，有好的高温稳定性，特别是Cottrell气团消失后作用显著 钉扎与位错类型无关，刃位错、螺位错钉扎强弱程度一样 空位与位错在一定条件下可以互相转化 空位通常