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《2.3晶體的位錯》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、晶體中的位錯(一)主要研究內容位錯的基本類型及特征位錯的柏氏矢量位錯的運動位錯的應力場位錯：晶體中某處一列或若干列原子有規(guī)律的錯排。意義：對材料的力學行為如塑性變形、強度、斷裂等起著決定性的作用；對材料的擴散、相變過程有較大影響。位錯的提出：1926年，弗蘭克爾發(fā)現(xiàn)理論晶體模型剛性切變強度與與實測臨界切應力的巨大差異(2~4個數(shù)量級)。1934年，泰勒、波朗依、奧羅萬幾乎同時提出位錯的概念。1939年，柏格斯提出用柏氏矢量表征位錯。1947年，柯垂耳提出溶質原子與位錯的交互作用。1950年，弗蘭克和瑞德同時提出位錯增殖機制。之后，用TEM直接觀察到了晶體中的位
2、錯。位錯模型的提出背景完整晶體塑性變形─滑移的模型→金屬晶體的理論強度→理論強度比實測強度高出幾個數(shù)量級→晶體缺陷的設想─線缺陷（位錯）的模型→以位錯滑移模型計算出的晶體強度，與實測值基本相符。刃型位錯螺型位錯混合位錯根據(jù)原子的滑移方向和位錯線取向的幾何特征不同，位錯可分為：一、位錯的基本類型及特征形成及定義（圖1-1）：晶體在大于屈服值的切應力?作用下，以ABCD面為滑移面發(fā)生滑移。EF是晶體已滑移部分和未滑移部分的交線，猶如砍入晶體的一把刀的刀刃，即刃位錯（或棱位錯）。模型：滑移面/半原子面/位錯線（位錯線┻晶體滑移方向，位錯線┻位錯運動方向，晶體滑移方向
3、//位錯運動方向。）分類：正刃位錯，“?”；負刃位錯，“┳”。符號中水平線代表滑移面，垂直線代表半個原子面。1、刃型位錯(edgedislocation)圖1-1刃型位錯示意圖正刃型位錯位錯線負刃型位錯透射電鏡下觀察到的位錯線刃型位錯的特征：刃型位錯是由一個多余半原子面所組成的線缺陷；位錯滑移矢量(柏氏向量)垂直于位錯線，而且滑移面是位錯線和滑移矢量所構成的唯一平面；位錯的滑移運動是通過滑移面上方的原子面相對于下方的原子面移動一個滑移矢量來實現(xiàn)的；刃型位錯線的形狀可以是直線、折線和曲線；晶體中產(chǎn)生刃型位錯時，其周圍的點陣發(fā)生彈性畸變，使晶體處于受力狀態(tài)，既有正
4、應變，又有切應變。形成及定義（圖1-2）：晶體在外加切應力?作用下，沿ABCD面滑移，圖中BC線為已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界處。在BC與aa｀線之間上下兩層原子發(fā)生了錯排現(xiàn)象，連接紊亂區(qū)原子，會畫出一螺旋路徑，該路徑所包圍的管狀原子畸變區(qū)就是螺型位錯。模型：滑移面/位錯線（位錯線//晶體滑移方向，位錯線┻位錯運動方向，晶體滑移方向┻位錯運動方向。）分類：有左、右旋之分，分別符合左手、右手螺旋定則。2、螺型位錯(screwdislocation)圖1-2螺型位錯形成示意圖a)晶體的局部滑移;b)螺型位錯的原子組態(tài)a)b)b右螺位錯左螺位錯LL螺型位錯的空間模型螺型
5、位錯的特征：1)螺型位錯是由原子錯排呈軸線對稱的一種線缺陷；2)螺型位錯線與滑移矢量平行，因此，位錯線只能是直線；3)螺型位錯線的滑移方向與晶體滑移方向、應力矢量方向互相垂直；4)位錯線與滑移矢量同方向的為右螺型位錯；為此系與滑移矢量異向的為左螺型位錯。形成及定義在外力?作用下，兩部分之間發(fā)生相對滑移，在晶體內部已滑移和未滑移部分的交線既不垂直也不平行滑移方向(柏氏矢量b)，這樣的位錯稱為混合位錯。如圖1-3所示。位錯線上任意一點，經(jīng)矢量分解后，可分解為刃位錯和螺位錯分量。晶體中位錯線的形狀可以是任意的，但位錯線上各點的柏氏矢量相同，只是各點的刃型、螺型分量不
6、同而已。3、混合型位錯圖1-3混合位錯a)晶體的局部滑移;b)混合位錯的原子組態(tài)混合位錯的空間模型柏氏矢量：晶體中有位錯存在時，滑移面一側質點相對于另一側質點的相對位移或畸變。性質：大小表征了位錯的單位滑移距離，方向與滑移方向一致。二、位錯的柏氏矢量及位錯的性質(1)柏氏矢量的確定方法 先確定位錯的方向（一般規(guī)定位錯線垂直紙面時，由紙面向外為正），按右手法則做柏氏回路，右手大拇指指位錯正方向，回路方向按右手螺旋方向確定。從實際晶體中任一原子M出發(fā)，避開位錯附近的嚴重畸變區(qū)作一閉合回路MNOPQ，回路每一步連結相鄰原子。按同樣方法在完整晶體中做同樣回路，步數(shù)，方
7、向與上述回路一致，這時終點Q和起點M不重合，由終點Q到起點M引一矢量QM即為柏氏矢量b。柏氏矢量與起點的選擇無關，也與路徑無關。1、柏氏矢量刃型位錯柏氏矢量的確定(a)有位錯的晶體(b)完整晶體MNOPQMNOPQ柏氏矢量(a)(b)刃型位錯柏氏矢量的確定螺型位錯柏氏矢量的確定(a)有位錯的晶體(b)完整晶體柏氏矢量螺型位錯柏氏矢量的確定柏氏矢量是描述位錯實質的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位錯所引起點陣畸變的總累計。通常將柏氏矢量稱為位錯強度，它也表示出晶體滑移時原子移動的大小和方向。 柏氏矢量具有守恒性。 推論：一根不可分叉的任何形狀的位錯只有一個柏氏矢
8、量。 利用柏氏矢量b與位錯線t的關系，
