第二章晶体缺陷说课.pptVIP

（三）位错的受力 1. 位错的线张力 位错的能量与位错线的长度成正比，所以位错线有尽 量缩短长度或自动变直的趋势，好像有个张力沿着位错线 作用，这个张力叫位错的线张力。 位错的线张力可定义为使位错线增长一定长度 dl 所做 的功 W，故它等于位错的应变能： 一般情况下，取 ? 近似为1/2，故 2-2 位错 2. 外加应力作用在位错线上的力 （1）使位错滑移的力 外力作用在位错滑移面上的分切应力可使位错线在其 滑移面上向着与之垂直的方向滑移，就好象有个力垂直作 用在位错线上，称之为外加应力场作用在位错线上使位错 滑移的力。这个力是一个假想的力，是以单位长度位错线 上的作用力来度量的，其量纲为N / m。 2-2 位错 外力作用在位错线上使位错滑移的力 (a) 运动前；(b) 运动后 利用虚功原理可以推导出外力作用在位错线上使位错 滑移的力为：F =τb 2-2 位错 （2）使位错攀移的力 外力作用在刃型位错多余半原子面上的正应力可使位 错线在其多余半原子面上向着与之垂直的方向攀移，就好 象有个力垂直作用在位错线上使之发生攀移，称之为外加 应力场作用在位错线上使位错攀移的力。这个力也是一个 假想的力，也是以单位长度位错线上的作用力来度量的， 其量纲为N / m。 2-2 位错 外力作用在位错线上使位错攀移的力 利用虚功原理可以推导出外力作用在位错线上使位错 攀移的力为：F = -? b 多余半原子面 ? ? F 2-2 位错 3. 位错运动的晶格阻力——派-纳力 当位错在没有任何外加应力场的晶体中滑移时，也要 受到阻力：因为位错中心存在着极大的畸变，当位错滑移 时，必定要伴之以原子的重新排列，这就要克服一定的能 垒，即位错滑移受到阻力。这项阻力应等于使位错滑移所 必须施加的最小切应力，被定义为晶格阻力，亦常称之为 派-纳力。 2-2 位错 晶格阻力（派-纳力）的数学表达式为： 其中：a 为位错滑移面的面间距，b 为位错的柏氏矢量。 最密晶面的 a 值最大，最密晶向上的 b 值最小，对应 的派-纳力最小，故沿着晶体沿最密晶面和最密晶向的滑移 最容易进行。 2-2 位错 4. 位错间的交互作用 当两个位错靠近到一定程度，即达到它们彼此的应力 场范围以内时，就相互吸引或相互排斥，好象它们之间存 在着作用力。这就是位错间的相互作用力。 分析两位错间的相互作用力，就是分析一个位错的应 力场在另一个位错上产生的作用力。 2-2 位错 （1）位错线相互平行的两个螺型位错间的作用力 当 b1与 b2同号时， F 0，作用力为斥力； 而当 b1与 b2异号时， F 0，作用力为引力。 互相平行的两个螺型位错之间的作用 (a) 同号位错；(b) 异号位错 2-2 位错 （2）位错线相互平行的两个刃型位错间的作用力 由位错I的应力 ?yx 引起的作 用于位错II上的力Fx = ?yx· b可使 位错II滑移。 由位错I的应力 ?xx 引起的作 用于位错II上的力Fy= -?xx· b可使 位错II攀移。 两平行刃型位错间的作用 2-2 位错 1）同号刃型位错间的作用力 Fx为使位错II滑移的力： 位于同一滑移面上的同号 刃型位错之间的作用力恒为排 斥力。 y x I II III IV V VI 2-2 位错 2）异号刃型位错间的作用力 使位错II滑移的力Fx为： 位于同一滑移面上的异号 刃型位错之间的作用力恒为吸 引力。 y x I II III IV V VI 2-2 位错 思考题： 晶体沿最密晶面和最密晶向的滑移最容易进行，为什么？ 2-2 位错 六、位错的形成与增殖 （一）位错密度 1. 概念 单位体积晶体中所含有的位错线的总长度。 2. 数学表达式 （单位为 1/cm2） 2-2 位错 经精心制备和处理的超纯金属单晶体，位错密度 可低于103 1/cm2； 经充分退火的多晶体金属晶体中，位错密度约为 106~108 1/cm2 ； 经过剧烈冷变形的金属晶体，其内部的位错密度 可高达1010~1012 1/cm2。 2-2 位错 （二）位错的形成 位错形成途径： （1）在晶体凝固过程中形成。 （2）由晶体在凝固后的冷却