物理冶金原理教材4－位错理论.ppt

FCC晶体中的主要位错反应?Thompson四面体 110 111 112 110 110 111 112 110 110 111 112 110 割阶强烈阻碍位错的运动！ ?带割阶位错的运动：需要大量原子的扩散（空位的运动）！ 位错源与位错的增殖Dislocation Sources and Multiplication of Dislocations Frank-Read Source b Frank-Read Source Frank-Read Dislocation Source in Si Crystal 单边F－R位错源 割阶Jog 螺位错双交滑移产生F-R位错源 F-R Dislocation Source by Double Cross-Slip of a Screw Dislocation 实际晶体(FCC)中的位错Dislocations in Real Crystals （FCC） 全位错与分位错Perfect Dislocations and Partial Dislocations 全位错与分位错Perfect Dislocations and Partial Dislocations 全位错：滑移矢量等于密排面上密排方向原子间距的位错: e.g., (a/2)110 in FCC; (a/2)111 in BCC; (a/3)1120, etc. 分位错或不全位错：滑移矢量不等于密排面上密排方向原子间距的位错: e.g., (a/6)112 and (a/3)111 in FCC, etc. 分位错不可能单独存在，总与层错相连！！ FCC晶体中的全位错Perfect Dislocations in FCC b = (a/2) 110 滑移方向: 110; 滑移大小: BCC晶体中的全位错--Perfect Dislocations in BCC b = (a/2) 111 ; 方向: 111; 大小: 分位错或不全位错或部分位错Partial Dislocations 分位错或不全位错：滑移矢量不等于密排面上密排方向原子间距的位错: e.g., (a/6)112 and (a/3)111 in FCC, etc. 分位错不可能单独存在，总与层错（Stacking Fault)相连！！ Shockley分位错：可滑移位错 其柏氏矢量位于层错面内 平面曲线、混合位错 可滑移位错 Stacking Fault Shockley分位错的形成机制 全位错的分解反应 全位错之间的反应 分位错之间的反应 Frank分位错 ?纯刃位错?柏氏矢量垂直于位错线，纯刃位错?滑移面为非密排面，不能滑移?只能攀移，是位错运动的主要障碍 Frank 分位错 Frank分位错的形成机制 空位群的崩塌：Collapse of Vacancy Clusters or Vacancy Pairs 全位错的分解 全位错之间的反应 分位错之间的反应 位错的反应Reactions of Dislocations  位错反应的条件b1 + b2 ? b3 + b4 几何条件（必要条件）：矢量守恒 能量条件（充分条件）：能量降低 (∑bi2)反应物＞ (∑bi2)产物 矢量守恒 位错的分解与扩展位错Decomposition of a Dislocation and Extended Dislocation 扩展位错与层错能 Extended Dislocations and Stacking Fault Energy扩展位错?两个Shockley分位错夹一片层错的组态b1 ? b2 + b3 + SF 扩展位错 扩展位错的宽度取决于层错能的高低 b1 ? b2 + b3 + SF 扩展位错的束集与交滑移Contraction of an Extended Dislocation and Cross-Slip层错能越高?扩展位错宽度越窄?越易束集?越易发生交滑移?变形容易、加工硬化弱！ 全位错与分位错Perfect Dislocations and Partial Dislocations 刃位错的应力场： 刃位错的应力场特点：很复杂！?正应力：y=0, sxx=syy=0; y0, sxx0压应力；y0, sxx0 拉应力；?切应力：当X=0及x=y时: 切应力为零；当y=0时:切应力最大 2、位错的弹性应变能Elastic Strain Energy of a Dislocation  E = Ecore + Eelastic 位错中心区应变能约占10～20％ E ?