32线缺陷.pptVIP

（一）完整晶体的塑性变形方式 图 外力作用下晶体滑移示意图（微观） 图 单晶试棒在拉伸应力作用下的变化（宏观） (b)（ 　）晶面：孪生过程中（111）晶面的移动情况 孪生与滑移的比较 相同之处：对于给定的晶体，其孪生面与孪生方向是确定的；孪生也需要外力在孪生方向上的分切应力大于临界分切应力的力学条件。 不同之处：晶体在孪生过程中位向发生变化，切变量也不一定是孪生晶向上原子间距的整数倍，各层孪生面的切变量与其到孪生共格界面的距离成正比。 孪生与滑移相比较，其临界分切应力要大得多。 晶体中的变形往往是由滑移和孪生两种方式交替进行。特别是滑移系统取向不利于滑移时，往往先通过孪生改变滑移系统的取向，使滑移可以继续进行下去。 （二）完整晶体的理论切变强度 按照完整晶体滑移模型，使晶体滑移所需的临界切应力，即使整个滑移面的原子从一个平衡位置移动到另一个平衡位置时，克服能垒所需要的切应力，晶面间的滑移是滑移面上所有原子整体协同移动的结果，这样可以把晶体的相对滑移简化为两排原子间的滑移，晶体的理论切变强度?m为： Gx/a=?msin（2?x/?）=?m2?x/? 当x很小时，于是， ?m=G?/（2?a） 对于简单立方晶体，a=?，则 ?m=G/（2?） 第二节 线缺陷 线缺陷就是在两个方向上尺寸很小，在一个方向上尺寸很大的缺陷。 线缺陷是各种类型的位错。 位错是晶体内部一种有规律的管状畸变区。原子发生错排的范围，在一个方向上尺寸较大，而另外两个方向上尺寸较小，是一个直径为3~5个原子间距，长几百到几万个原子间距的管状原子畸变区。 最简单的位错是刃型位错和螺型位错。 1939年柏格斯提出用柏氏矢量来表征位错的特性，同时引入螺型位错。 1947年柯垂耳利用溶质原子与位错的交互作用解释了低碳钢的屈服现象。 1950年弗兰克与瑞德同时提出了位错增殖机制F—R位错源。 50年代后，透射电镜直接观测到了晶体中位错的存在、运动、增殖。 （1）刃型位错 晶体中的位错环 由于位错线是已滑移区与未滑移区的边界线。因此，位错具有一个重要的性质，即一根位错线不能终止于晶体内部，而只能露头于晶体表面（包括晶界）。若它终止于晶体内部，则必与其他位错线相连接，或在晶体内部形成封闭线。形成封闭线的位错称为位错环，图中的阴影区是滑移面上一个封闭的已滑移区。显然，位错环各处的位错结构类型也可按各处的位错线方向与滑移矢量的关系加以分析，如A，B两处是刃型位错，C，D两处是螺型位错，其他各处均为混合位错。 (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning (c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 位错的基本几何性质(总结) 位错是晶体中的线缺陷，它实际上是一条细长的管状缺陷区，区内的原子严重地错排或“错配”。 位错可以看成是已滑移区与未滑移区的边界。 柏氏矢量b是表征位错的最重要参数。根据b和位错线l的相对位向，可将位错分为三类：刃型位错:和l垂直、螺型位错:和l平行、混合位错和l成任意角。 位错的大小决定了位错中心区原子的“错配度”和周围晶体的弹性变形，从而决定了能量的大小。 位错线必须是连续的。它或者起止于晶体表面（或晶界）或形成封闭回路（位错环）或者在结点处和其它位错相连。 单独讨论位错线的正向或柏氏矢量的正向是没有意义的。但是，为了表示位错的性质（刃型位错的正、负，螺型位错的左旋、右旋）需要按人为地规定位错线和柏氏矢量的正向。位错线和b可以同时反向而不影响位错的性质，但如果仅仅改变一个向，则位错的性质便相反。 b的最重要性质是它的守恒性，即流向某一结点的位错线的柏氏矢量之和等于流出该结点的位错线的柏氏矢量之和。由此又可推出，一条位错线只能有一个b。 §3.2 .2 位错的运动 位错的最重要性质之一是它可以在晶体中运动，而晶体宏观的塑性变形是通过位错运动来实现的。晶体的力学性能如强度、塑性和断裂等均与位错的运动有关。因此，了解位错的运动的有关规律，对于改善和控制晶体力学性能是有益的。 位错的运动方式有两种最基本形式:即滑移和攀移。 原子的微小移动导致晶体产生一个原子间距的位移。 多个位错的运动导致晶体的宏观变形。 比喻：地毯的挪动、蛇的爬行等。 1.位错的易动性 2.位错的滑移 图 位错的滑移 位错沿滑移面的移动称为滑移 位错的滑移是在外加切应力的作用下，通过位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地作少量的位移（小于一个原子间距）而逐步实现的。 （a）正刃型