材料科学基础第三章晶体缺陷详解.pptVIP

（5）刃性位错的滑移面是位错线及 b 确定的唯一平面，而螺型位错，任何包含位错线的晶面都可成为滑移面，因此，螺型位错当在滑移面上运动受阻后，可以转到与之相交的另一滑移面进行滑移（交滑移Cross Slip） 假设位错向上攀移一个原子间距，对应地，在晶体中产生一列空位；反之则产生一列间隙原子，从而引起体积的变化。所以，攀移运动需要外力做功，即攀移有阻力。粗略地分析，攀移阻力约为Gb/5。由此可见，攀移阻力很大，攀移是相当困难的。螺型位错不止一个滑移面，它只能以滑移的方式运动，它是没有攀移运动的。 三 运动位错的交割 　　当一位错在某一滑移面上滑动时，会与穿过滑移面的其它位错交割。位错的交割对材料强化有重要影响。 （1）割阶(Jog)与扭折(Kink) 　　当位错在滑移面上运动时，可能在某处遇到障碍，这样，有可能其中一部分线段首先进行滑移，若由此造成的曲折线段就在位错的滑移面时，称为“扭折”。若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为“割阶”。当然，扭折和割阶也可由位错之间交割而形成。 位错是晶体局部滑移区与未滑移区在滑移面上的边界。滑移位错扫过之处，晶体将沿滑移面滑移一个柏氏矢量。可以把位错看成被扫晶体中一条直线，当滑移的位错扫过未滑移的位错时，未滑移位错必然随被扫晶体移动，形成如图3-507所示的折线。折线的台阶高度等于滑动位错的柏氏矢量的模。 (3)小结 ① 晶体中同时存在若干位错时，在外力作用下，若在某滑移面上有 一位错发生运动，它必与穿过此滑移面上的其它位错交割产生扭 折或割阶； ② 带有扭折或割阶的位错,其柏氏矢量与携带它们的位错相同； ③ 扭折可随位错线一道运动，几乎不产生阻力，割阶与原位错不在 同一滑移面上，一般只能通过攀移随原位错一起运动，即使能随 新位错一起滑移，也增加其滑移阻力； ④ 扭折可因位错线张力而消失，但割阶不会因此而消失。 第三节 位错 位错（Dislocation）是晶体中普遍存在的线缺陷，它的特点是在一维方向的尺寸较长，另外二维方向上尺寸很小，从宏观看缺陷是线状的。从微观角度看，位错是管状的。位错对晶体的生长、扩散、相变、塑性变形、断裂等许多物理、化学性质及力学性质都有很大影响。因此位错理论是材料科学基础中一个重要内容。 一个滑移面和其面上的一个滑移方向组成一个滑移系(Slip System)。当外界应力达到某一临界值时，滑移系才发生滑移，使晶体产生宏观的变形，将这个应力称之为临界切应力。为了从理论上解释滑移现象，弗兰克(Frenkel)从刚体模型出发，对晶体的屈服强度进行了计算。假设晶体是完整的简单结构，平行于滑移面的原子面间距为 b ；该面上最密排方向上的原子间距为 a 。平衡状态下，各原子面都处于势能最低位置。 如果在外应力 τ 作用下，使滑移面上下两部分的晶体整体地滑移一距离 a ，而达到另一平衡位置时，则必须翻越势垒。上部晶体受了两个力，一个是作用在滑移面上沿滑移方向的外加切应力 τ （这是引起滑移的力），另一个是下部晶体对上部晶体的作用力 τ （这是阻止滑移的内力），要能维持一定的位移，要求τ ≥ τ，显然，τ 是位移 x 的函数。 为简单起见，假定 τ 是 x 的正弦函数： τ = τm sin(2πx/a) (3-301)根据τ = dV(x) / dx，则有： V(x) = -Vmcos(2πx/a)(3-302)V(x)是与 τ 对应的势能函数。 滑移过程中，切应力为 τ ；只有在外加应力达到 τm 时，上下两部分才能发生整体滑移。因此， τm 就是塑性形变开始的切应力，即临界切应力。 　　 τm 可以作如下估计，一方面，考虑位移很小(x a)的情况： τ = τm 2πx / a ? (3-303) 另一方面，形变很小时，应力和应变满足虎克定律，即: τ = Gγ = Gx / b (3-304) ? G 为切变模量，γ 为切应变。比较(3-303)、(3-304)式有：τm 2πx/ a = Gx /b所以： τm = a G /(2π b) ??? (3-305) 为了解决计算的理论临界切应力过大的问题，对计算中采用的刚体模型进行修正，计算出的 τm 约为 G/30，与实