材料科学基础,教材为上海交大版本ch32_晶体缺陷--线缺陷(位错).pptVIP

3.2 位 错 位错（dislocation）是一种线缺陷,它是晶体中某处一列或若干列原子发生了有规律错排现象；错排区是细长的管状畸变区,长度可达几百至几万个原子间距,宽仅几个原子间距。如右图是位错的一种。 特点: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。 晶体的理论切应力与实验值的比较（单位：MPa） 3.2.1 位错的基本类型和特征 位错的类型： 刃型位错（edge dislocation） 螺型位错（screw dislocation） 混合位错（mixed dislocation）可分解为刃型位错分量和螺型位错分量 （1）刃型位错（edge dislocation）的产生 完整晶体滑移的理论剪切强度要远高于实际晶体滑移的对应强度，从而促进了位错理论的产生和发展。 （2） 刃型位错的定义和立体图示(如图3.4) 刃型位错线：多余半原子面与滑移面的交线。(链接) （3）刃型位错特征： ① 刃型位错有一个额外的（多余）半原子面。正刃型位错用“⊥”表示，负刃型位错用“┬”表示；其正负只是相对而言。 判断用右手定则：食指指向位错线方向，中指指向柏氏矢量方向，拇指指向多余半原子面方向。 ② 刃型位错是直线、折线或曲线。它与滑移方向、柏氏矢量垂直。 晶体局部滑移造成的刃型位错 ③ 滑移面必须是同时包含有位错线和滑移矢量的平面。位错线与滑移矢量互相垂直,它们构成平面只有一个。 ④ 晶体中存在刃位错后,位错周围的点阵发生弹性畸变,既有正应变,也有负应变。点阵畸变相对于多余半原子面是左右对称的，其程度随距位错线距离增大而减小。就正刃型位错而言,上方受压,下方受拉。 ⑤ 在位错线周围的畸变区每个原子具有较大的平均能量。畸变区是一个狭长的管道。 2.螺型位错 (1)螺型位错的形成: (2)螺型位错（screw dislocation）的图示 晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）若平行于滑移方向，则在该处附近原子平面已扭曲为螺旋面，即位错线附近的原子是按螺旋形式排列的，这种晶体缺陷称为螺型位错（screw dislocation）。 (3)螺型位错的特点： ①螺型位错无额外的半原子面，原子错排成轴对称。 ②根据螺旋前进方向可以人为定义右旋螺型位错和左旋螺型位错；左、右旋分别用左(右)法则来判断：拇指指向螺旋前进的方向，而其余四指代表旋转方向，凡符合右手法则的称为右螺旋型位错，凡符合左手法则的称为左螺旋位错。二者无本质区别，无论将晶体如何放置都不会改变其左、右的性质。 ③螺旋位错线与其滑移矢量平行，故纯螺位错只能是直线。且与位错线移动方向与晶体滑移方向垂直； ④纯螺位错的滑移面不是唯一的，凡包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面；但实际上，滑移通常是在那些原子密排面上进行。 晶体局部滑移造成螺型位错 ⑤螺旋位错线位错周围点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不引起体积的膨胀和收缩；且在垂直于位错线的平面投影上，看不到原子的位移，看不出缺陷。螺位错周围只引起切应变而无体应变。错位线周围的应力场呈轴对称分布 ⑥位错畸变区也是几个原子间距宽度，同样是线缺陷。 如果有一条螺型位错线在晶体表面露头，在露头处的晶面上必然形成一个台阶，这个台阶不会因覆盖了一层原子而消失，它将永远存在。 螺型位错和刃型位错的结构特征对比 无额外的半原子面，原子错排呈轴对称，分右旋和左旋螺型位错； 一定是直线，与滑移矢量平行，位错线移动方向与晶体滑移方向垂直； 滑移面不是唯一的，包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面； 位错周围点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不引起体积的膨胀和收缩； 位错畸变区也是几个原子间距宽度，同样是线位错。 刃形位错有一个额外半原子面; 刃形位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道,其中既有正应变,又有切应变; 位错线与晶体滑移的方向垂直,即位错线运动的方向垂直于位错线 3.混合位错 (1)? 混合位错（mixed dislocation）的图示 晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）既不平行也不垂直于滑移方向，即滑移矢量与位错线成任意角度，这种晶体缺陷称为混合型位错(mixed dislocation) (2)?混合位错特征:混合位错可分为刃型分量和螺型分量,它们分别具有刃位错和螺位错的特征。刃:ξ⊥b ; 螺