材料科学基础 第三章 晶体缺陷 (二).ppt

第 三 章 晶 体 缺 陷 （二） ——位错与伯氏矢量 ;3.2 位 错 ;3.2 位 错 ;3.2.1 位错的基本类型和特征;1、刃型位错; 晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）若垂直于滑移方向，则会存在一多余半排原子面，它象一把刀刃插入晶体中，使此处上下两部分晶体产生原子错排，这种晶体缺陷称为刃型位错（edge dislocation）。多余半排原子面在滑移面上方的称正刃型位错，记为“┻”；相反，半排原子面在滑移面下方的称负刃型位错，记为“┳”。;滑移矢量;*滑移矢量之 伯氏矢量表示法;*滑移矢量之 伯氏矢量表示法;刃型位错伯氏矢量的确定 (a) 有位错的晶体 (b) 完整晶体 ;刃位错的伯氏回路; 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???向，中指指向伯氏矢量方向，拇指指向多余半原子面方向。 ② 刃型位错（形状）可以是直线、折线或曲线。它与滑移方向、伯氏矢量垂直。;③ 滑移面是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。;综合而言刃型位错具有以下几个重要特征： (1) 刃形位错有一个额外半原子面； (2) 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； (3) 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。;2、螺型位错;2、螺型位错;(2) 螺型位错（screw dislocation）的图示;螺型位错伯氏矢量的确定; 螺型位错无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的。 根据位错线附近呈螺旋形排列的原子的旋转方向不同，分为右旋和左旋螺型位错：左(右)法则，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。 螺型位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线，而且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直。;纯螺型位错滑移面不是唯一的。凡包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面。实际上，滑移通常是在那些原子密排面上进行。 螺位错线周围的点阵也发生了弹性畸变，只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不会引起体积膨胀和收缩，且在垂直于位错线的平面投影上，看不到原子的位移，看不出有缺陷。 位错线周围的应力场呈轴对称分布。螺型位锗周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少，故它也是包含几个原子宽度的线缺陷。;比较：螺形位错的特征 ;3、混合位错（mixed dislocation）定义;混合型位错;晶体中的位错环 (a) 晶体的局部滑移形成位错环 (b) 位错环各部分的结构，滑移面上的伯氏矢量为b;总结：用伯氏矢量判断位错类型;3.2.2 伯氏矢量的特性;伯氏回路任意扩大、移动，只要在扩大和移动过程伯氏回路任意扩大、移动，只要在扩大和移动过程不和原位错线或其它位错线相遇，由它确定的伯氏矢量也不会改变，这就是伯氏矢量的守恒性。 (3)?伯氏矢量的唯一性。即一根位错线具有唯一的伯氏矢量。 伯氏矢量是位错线的一个特征量，可以用它来明确地定义位错的类型：b ·ξ = 0 刃位错；b ·ξ = b 右螺位错；b ·ξ = -b 左螺位错；位错线和其伯氏矢量既非垂直又非平行的是混合位错。; (4)???伯氏矢量守恒定律。① 位错分解 ② 位错交于一点; (5)?位错的连续性: 可以形成位错环、连接于其他位错、终止于晶界或露头于表面，但不能中断于晶体内.;(6)??可用伯氏矢量判断位错类型 刃型位错: ξe⊥be，右手法则判断正负 螺型位错: ξs∥ bs，二者同向右旋，反向左旋。 (7) 伯氏矢量表示晶体滑移方向和大小。大小：|b|，方向：伯氏矢量方向。 ; 伯氏矢量的表示方法与晶向指数相似，只不过晶向指数没有“大小”的概念，而伯氏矢量必须在晶向指数的基础上把矢量的模也表示出来，因此伯氏矢量的大小和方向要用它在各个晶轴上的分量，即点阵矢量a，b和c来表示。对于立方晶系，由于a=b=c，故伯氏矢量可表示为