8 位錯(cuò)理論基礎(chǔ)

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1、第八章位錯(cuò)理論基礎(chǔ)1.位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)內(nèi)2.位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)容提3.位錯(cuò)與缺陷的交互作用要4.位錯(cuò)的起源與增殖5.實(shí)際晶體中的位錯(cuò)8.1位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)晶體中的位錯(cuò)可以運(yùn)動(dòng)。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的作用：?導(dǎo)致晶體塑性變形；?影響晶體的強(qiáng)度與塑性；?可能引起裂紋，晶體斷裂傾向增大；?其它。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的基本形式：滑移和攀移一.位錯(cuò)的滑移在切應(yīng)力?作用下，位錯(cuò)沿滑移面的運(yùn)動(dòng)稱為位錯(cuò)的滑移?；泼媸敲芘琶?，結(jié)構(gòu)不同滑移面不同。位錯(cuò)滑移使晶體變形，但體積不變。1.刃型位錯(cuò)的滑移刃型位錯(cuò)具有唯一的滑移面。刃型位錯(cuò)的滑移方向與b、?平行，與位錯(cuò)線垂直。刃型位

2、錯(cuò)滑移示意圖原子移動(dòng)示意圖2.螺型位錯(cuò)的滑移螺型位錯(cuò)具有多個(gè)滑移面，但須是密排面。螺型位錯(cuò)的滑移方向與b、?的方向垂直。螺型位錯(cuò)滑移示意圖螺型位錯(cuò)的交滑移：在一個(gè)滑移面上滑移受阻時(shí)，轉(zhuǎn)移到另一滑移面繼續(xù)滑移的現(xiàn)象。刃位錯(cuò)不能交滑移。螺型位錯(cuò)的雙交滑移：已發(fā)生交滑移的螺位錯(cuò)再次轉(zhuǎn)回到原來(lái)滑移面繼續(xù)滑移的現(xiàn)象。3.位錯(cuò)環(huán)（混合位錯(cuò)）的滑移在切應(yīng)力τ作用下，位錯(cuò)環(huán)各點(diǎn)沿其法線方向移動(dòng)，位錯(cuò)環(huán)擴(kuò)大。如τ反向，位錯(cuò)環(huán)各點(diǎn)沿其法線方向的反方向移動(dòng)，位錯(cuò)環(huán)縮小。4.位錯(cuò)移動(dòng)時(shí)各向量間的關(guān)系幾個(gè)向量：位錯(cuò)線l,位錯(cuò)b,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方

3、向?,晶體滑動(dòng)方向V約定：刃型位錯(cuò)-l×b向上為正(指向多余半原子面)，向下為負(fù)。螺型位錯(cuò)-l∥b為右旋螺位錯(cuò)，反之為左螺位錯(cuò)。注意：位錯(cuò)l和b的方向無(wú)特殊意義,主要用于討論位錯(cuò)性質(zhì)和行為。各向量間的關(guān)系:刃型位錯(cuò):l⊥b螺型位錯(cuò):l∥bl×?規(guī)則：l×?指向的晶體運(yùn)動(dòng)方向與b同向。這一規(guī)則適用于所有類型的位錯(cuò)（刃型、螺型、混合型）。5.位錯(cuò)滑移的點(diǎn)陣阻力(P-N力)位錯(cuò)滑移會(huì)受到晶體點(diǎn)陣的阻力，源自滑移面上下兩層原子發(fā)生位移和錯(cuò)配導(dǎo)致能量的變化，稱其為點(diǎn)陣阻力，表示式為b-位錯(cuò)柏氏矢量大小；W-稱為位錯(cuò)寬度，一

4、般w=(1-10)b。位錯(cuò)受到的作用力大于點(diǎn)陣阻力時(shí)，才能進(jìn)行滑移。晶體特性與P-N力：?fcc結(jié)構(gòu)的位錯(cuò)寬度W大，其P-N力小，故其容易屈服；?bcc相反，其屈服應(yīng)力大；?共價(jià)鍵和離子鍵晶體的位錯(cuò)寬度很小，所以表現(xiàn)出硬而脆的特性。滑移面、滑移方向與P-N力：?P-N力與(-d/b)成指數(shù)關(guān)系；?密排面的面間距d最大，降低P-N力；?沿密排方向的位錯(cuò)線最穩(wěn)定，因?yàn)橄噜徝芘欧较蛑g的間距b大，因而P-N力也大。二.位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)垂直于滑移面方向的運(yùn)動(dòng)稱為攀移。只有刃型位錯(cuò)能夠攀移。刃型位錯(cuò)攀移示意圖攀移的特點(diǎn)：?刃

5、型位錯(cuò)能攀移，螺型位錯(cuò)不能攀移；?刃型位錯(cuò)的攀移相當(dāng)于多余半原子面的伸長(zhǎng)或縮短，需要原子遷移到或遷移出刃部位臵的。?攀移的阻力比滑移大的多,溫度低時(shí)難進(jìn)行。?攀移使晶體體積發(fā)生變化。三.運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的交割位錯(cuò)在滑移面上運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)切割穿過(guò)滑移面的其它位錯(cuò),位錯(cuò)的相互切割稱為位錯(cuò)的交割。位錯(cuò)交割時(shí)發(fā)生相互作用,對(duì)材料的強(qiáng)化、點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生等有重要意義。b11.刃型位錯(cuò)間的交割b相互垂直的刃型位錯(cuò)：b2?位錯(cuò)交割后,每個(gè)位錯(cuò)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與另一個(gè)位錯(cuò)的b相等的臺(tái)階。?如果臺(tái)階的滑移面和位錯(cuò)的滑移面相同,則稱它為扭折。?扭轉(zhuǎn)可以

6、因線張力作用通過(guò)滑移而消失。?如果位錯(cuò)臺(tái)階的滑移面和這個(gè)位錯(cuò)的滑移面不同,不能通過(guò)滑移而消失,這種臺(tái)階稱為割階。兩個(gè)b相互垂直的刃型位錯(cuò)交割后，b2位錯(cuò)上b1產(chǎn)生割階，因b1位錯(cuò)線b2與b2柏氏矢量平行，故b2的滑移面b1位錯(cuò)線無(wú)變化。刃型位錯(cuò)b1割階位錯(cuò)線無(wú)變化b相互平行的位錯(cuò)：兩個(gè)b相互平行的刃型位錯(cuò)交割后,在各自的位錯(cuò)線上形成扭折。b1面移滑b1的2bb2b2螺型位錯(cuò)扭折b12.刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割位錯(cuò)線和柏氏矢量都垂直的刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)交割后,刃型位錯(cuò)上形成割階,螺型位錯(cuò)上形成扭折。b2b2b1刃型

7、位錯(cuò)的扭折b1刃型位錯(cuò)的割階3.螺型位錯(cuò)間的交割位錯(cuò)線和柏氏矢量都垂直的兩個(gè)螺型位錯(cuò)交割后，兩個(gè)螺型位錯(cuò)上都形成刃型位錯(cuò)型的割階。b1刃型位錯(cuò)的割階b2b2刃型位錯(cuò)b1的割階4.扭折與割階的性質(zhì)?所有的割階都是刃型位錯(cuò),而扭折可以是刃型的也可是螺型的。?扭折與原位錯(cuò)線在同一滑移面上,可隨主位錯(cuò)線一道運(yùn)動(dòng),幾乎不產(chǎn)生阻力,且扭折在線張力作用下能夠消失。?割階與原位錯(cuò)線不在同一滑移面上,除非割階產(chǎn)生攀移,否則割階就不能跟隨主位錯(cuò)線一道滑移,成為位錯(cuò)滑移的障礙。四.位錯(cuò)的塞積1.形成原因?位錯(cuò)滑移遇到障礙物(如晶界、第

8、二相顆粒等)時(shí),被阻擋而停止運(yùn)動(dòng)。?滑移面上有一位錯(cuò)源不斷產(chǎn)生位錯(cuò),領(lǐng)先位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，后面的位錯(cuò)受到前面位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的作用而停止運(yùn)動(dòng),結(jié)果在滑移面上形成位錯(cuò)塞積。?整個(gè)塞積的位錯(cuò)群稱為位錯(cuò)的塞積群，最靠近障礙物的位錯(cuò)稱為領(lǐng)先位錯(cuò)。?位錯(cuò)塞積群中，位錯(cuò)間距隨著離開(kāi)障礙物的距離增大而增大。?0障礙物L(fēng)位錯(cuò)源位錯(cuò)塞積群2.位錯(cuò)塞積群對(duì)障礙物的作用力塞積群中的位錯(cuò)總數(shù)為其中,k為