材科+第三章-晶体缺陷.pptVIP

对称倾斜晶界可看作把两侧所有晶体互相倾斜的结果，由于位相差θ很小，其晶界可看成由一列平行的刃型位错构成，位错间距D与伯氏矢量关系为： 当θ很小时， 不对称倾斜晶界 两个晶粒是不对称的 有两个自由度θ和φ 扭转晶界 扭转晶界形成过程 扭转晶界位错模型 两部分晶体饶某一轴在一个共同的晶面上相对扭转一个θ角构成 扭转抽垂直于这一共同的晶面，自由度为1 大角度晶界的结构 不能用位错模型来描述 相邻晶粒在交界处的形状不是光滑的曲面，而是由不规则台阶组成的 晶界可看成是好区与坏区交替相间组合而成的 一般大角度晶界的宽度一般不超过三个原子间距 大角度晶界模型 设想把两个相邻晶粒的阵点向晶界以外无限延伸，再经过微小的位置调整（如绕某轴旋转）以后，必有一部分阵点重合。由这 些重合阵点构成的新点阵，称为“重合位置点阵” 界面上重合位置越多，原子排列的畸变程度越小，晶界能也越低 重合位置点阵 晶界能 形成单位面积晶面时，系统自由能的变化(dF/dA),它等于界面区单位面积的能量减去无界面时该区单位面积的能量 小角度晶界： 大角度晶界：位相差在30 °~40°,晶界能在(0.25~1)J/m2,与位相差无关 晶界的特性 (1)晶界处点阵畸变大，存在晶界能，晶粒长大和晶界平直化是一个自发过程 (2)晶界处原子排列不规则,阻碍位错运动 (3)晶界处原子偏离平衡位置，缺陷多 (4)固态相变中，新相易于在晶界处优先形核 (5)成分偏析和内吸附，晶界熔点较低 (6)晶界的腐蚀速度较快 孪晶界 共格孪晶界 两个晶体沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系 非共格孪晶界 相界 具有不同结构的两相之间的分界面称为相界 完善的共格关系的相界 按结构特点，分为共格相界，半共格相界和非共格相界 弹性畸变的共格关系的相界 共格相界：界面上的原子同时位于两相晶格的结点上 半共格相界 非共格相界 半共格相界：两相邻晶体在相界面处的晶面间距较大 非共格相界：两相在相界面处的原子排列相差很大 错配度： 位错间距 作业 在Fe中形成1mol空位的能量为104.675kJ,试计算从 20℃升温至850℃时空位数目增加多少倍？ 如右图所示，某晶体滑移面上有 一柏氏矢量为b的位错环，并受到一均匀切应力τ C τ τ b A D B 的作用，①分析各段位错线所受力的大小并确定其方向②在τ作用下，若要使它在晶体中稳定不动，其最小半径为多大？ 作业 3.假定有一个b在[010]晶向的刃型位错沿着（100）晶面滑动，①如果有另一个伯氏矢量在[010]方向，沿着（001）晶面上运动的刃型位错，通过上述位错时该位错将发生扭折还是割阶？②如果有一个b方向为[100]，并在（001）晶面上滑动的螺型位错通过上述位错，试问它将发生扭折还是割阶？ 4.已知Cu晶体的点阵常数a=0.35nm，切变模量G=4×104MPa，有一位错b=a/2 [101],其位错线方向为 [101],试计算该位错的应变能。 5. 试分析在fcc中，下列位错反应能否发生？并指出3个位错的性质？ a/2 [101]＋ a/6 [121] → a/3 [111] 作业 * * * * * 实际晶体结构中的位错 简单立方晶体中，伯氏矢量 =点阵矢量 实际晶体中，伯氏矢量≠点阵矢量 实际晶体中的位错须满足两大条件： 结构条件：连接一个平衡位置与另一个平衡位置 能量条件：b 越小越稳定 单位位错：伯氏矢量=点阵矢量 全位错：伯氏矢量=点阵矢量或其整数倍，滑移后晶体原子排列不变 不全位错：伯氏矢量≠点阵矢量整数倍 部分位错：伯氏矢量小于点阵矢量，滑移后原子排列规律发生变化 结构类型 伯氏矢量 方向 b 数量 简单立方 a100 100 a 3 面心立方 a/2110 110 √2a/2 6 体心立方 a/2111 111 √3a/2 4 密排六方 a/31120 1120 a 3 典型晶体结构中单位位错的伯氏矢量 堆垛层错 实际晶体中所出现的不全位错通常与其原子堆垛结构的变化有关 面心立方 密排六方 密排面的堆垛顺序 实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏和错排，称为堆垛层错，简称层错 抽出型 插入型 面心立方结构的堆垛层错 一个插入型层错相当于两个抽出型层错 相当于形成了一薄层的密排六方晶体结构 ABCABABCA... ABCABACABCA... ABCABCA… 形成层错时几乎不产生点阵畸变，但它破坏了晶体的完整性和周期性，使电子发生反常的衍射效应，使晶体能量增加，这部分增加的能量称为堆垛层错能 γ (J/m2) 晶体中出现层错的几率与层错能有关，层错能越高则几率越小 不全位错 堆垛