位錯反應(yīng)與層錯理論.ppt

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1、位錯反應(yīng)和層錯機理面心立方晶體中的典型位錯柏氏矢量位錯類型刃、螺、混刃、螺、混純?nèi)形诲e線形狀空間曲線｛111｝面上任意曲線｛111｝面上任意曲線可能運動方式滑移、攀移只滑不攀只攀不滑位錯名稱全位錯肖克萊位錯弗蘭克位錯4.位錯反應(yīng)(dislocationreaction)：實際晶體中，組態(tài)不穩(wěn)定的位錯可以轉(zhuǎn)化為組態(tài)穩(wěn)定的位錯;具有不同b的位錯線可以合并為一條位錯線；反之，一條位錯線也可以分解為兩條或多條具有不同b的位錯線。位錯反應(yīng)－位錯之間相互轉(zhuǎn)換(即柏氏矢量的合成與分解)。一、位錯反應(yīng)位錯反應(yīng)能否進行取決于兩個條件：①幾何條件：反應(yīng)前的柏氏矢量和等于反應(yīng)后的柏氏矢量和。

2、②能量條件：反應(yīng)后諸位錯的總能量小于反應(yīng)前諸位錯的總能量，這是熱力學(xué)定律所要求的。b1b2b3注意：b的方向與規(guī)定的ξ的正向有關(guān)。所以位錯反應(yīng)中，一般規(guī)定反應(yīng)前位錯線指向節(jié)點，反應(yīng)后離開節(jié)點。位錯反應(yīng)判據(jù)①一個位錯分解成兩個或多個具有不同柏氏矢量的位錯，面心立方晶體中一個全位錯分解成兩個肖克萊不全位錯。②兩個或多個具有不同柏氏矢量的不全位錯合并成一個全位錯，一個肖克萊不全位錯和一個弗蘭克不全位錯合并成一個全位錯。③兩個全位錯合并成另一全位錯。④兩個位錯合并重新組合成另兩個位錯，如體心立方中：位錯反應(yīng)類型FCC中，以全位錯分解成兩個肖克萊位錯為例。結(jié)構(gòu)條件：滿足能量條件：

3、滿足位錯反應(yīng)判據(jù)詳解Thompson四面體：可以幫助確定fcc結(jié)構(gòu)中的位錯反應(yīng)。沿(111)面，定義每個面的中點坐標為：湯普森四面體αβγ(b)四面體外表面中心位置定義：δ為ABC面中點α為BCD面中點γ為ABD面中點β為ACD面中點湯普森四面體實例計算αβγαβγ湯普森四面體的展開用于表示fcc晶體中的位錯反應(yīng)Thompson四面體在fcc晶胞中的位置：D點在坐標原點，其余頂點的坐標分別為，A(1/2,0,1/2)，B(0,1/2,1/2)，C(1/2,1/2,0)。四面體4個外表面（等邊三角形）的中心分別用α、β、γ、δ表示，并分別對應(yīng)A、B、C、D四個頂點所對的面

4、。這樣A、B、C、D、α、β、γ、δ等8個點中的每2個點連成的向量就表示了fcc晶體中所有重要位錯的柏氏矢量。湯普森四面體位點解釋ABCDαβδγ湯普森四面體位點坐標BADDDCα(a)(c)(b)(d)γδβ由四面體頂點A、B、C、D（羅馬字母）連成的向量：羅-羅向量就是fcc中全位錯的12個可能的柏氏矢量1、羅-羅向量BADDDCα(a)(c)(b)(d)γδβ由四面體頂點（羅馬字母）和通過該頂點的外表面中心（不對應(yīng)的希臘字母）連成的向量：這些向量可以由三角形重心性質(zhì)求得不對應(yīng)的羅-希向量是fcc中24個Shockley不全位錯的柏氏矢量2、不對應(yīng)的羅-希向量BAD

5、DDCα(a)(c)(b)(d)γδβ4個頂點到它所對的三角形中點的連線代表8個1/3＜111＞型的滑移矢量。根據(jù)矢量合成規(guī)則可以求出對應(yīng)的羅－希向量：對應(yīng)的羅－希向量就是fcc中8個Frank不全錯的柏氏矢量。3、對應(yīng)的羅-希向量所有希－希向量也都可以根據(jù)向量合成規(guī)則求得：同理可得：希－希向量就是fcc中壓桿位錯的柏氏矢量。BADDDCα(a)(c)(b)(d)γδβ4、希-希向量2)擴展位錯面心立方中擴展位錯的進一步解釋：正常堆垛ABCABC….B位置到C位置：ABCACB….，層錯2)擴展位錯由一個全位錯分解為兩個不全位錯，中間夾著一個堆垛層錯的整個位錯組態(tài)。面心

6、立方晶體中，能量最低的全位錯是處在(111)面上的柏氏矢量為的單位位錯?，F(xiàn)考慮它沿(111)面的滑移情況。如圖(111)面上的圓球位置為A層位置，B層和C層的原子分別處于三個A層原子位置的低谷位置。a)全位錯的滑移若單位位錯在切應(yīng)力作用下沿著(111)在A層原子面上滑移時，則B層原子從B1位置滑動到相鄰的B2位置，點陣排列沒有變化，不存在層錯現(xiàn)象。但需要越過A層原子的“高峰”，這需要提供較高的能量。面心立方晶體中，能量最低的全位錯是處在(111)面上的柏氏矢量為的單位位錯?，F(xiàn)考慮它沿(111)面的滑移情況。但如果滑移分兩步完成，即先從B1位置沿A原子間的“低谷”滑移到鄰

7、近的C位置，即；然后再由C滑移到另一個B2位置，即，這種滑移比較容易。b)及分位錯的滑移及其間的層錯第一步當B層原子移到C位置時，將在(111)面上導(dǎo)致堆垛順序變化，即由原來的ABCABC...正常堆垛順序變?yōu)锳BCACABC...。這種原子堆垛次序遭到破壞現(xiàn)象稱為堆垛層錯。而第二步從C位置再移到B位置時，則又恢復(fù)正常堆垛順序。每一步滑移造成了層錯，因此，層錯區(qū)與正常區(qū)之間必然會形成兩個不全位錯。故和為肖克萊不全位錯。也就是說，一個全位錯分解為兩個肖克萊不全位錯和，全位錯的運動由兩個不全位錯的運動來完成，即這個位錯反應(yīng)從幾何條件和能量條件