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《第3章+晶體缺陷-位錯的運動與彈性性質ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第三章晶體缺陷引言晶體缺陷概述及類型第一節(jié)點缺陷第二節(jié)位錯-線缺陷第三節(jié)表面及界面第二節(jié)位錯2.1、位錯的基本類型和特征2.2、位錯的運動與彈性性質2.3、實際晶體中的位錯2.2、位錯的運動與彈性性質一、位錯運動的方式二、位錯運動的交割三、位錯的彈性性質四、位錯與其他缺陷的交互作用位錯在晶體中運動有兩種方式：滑移和攀移，其中滑移最為重要。一、位錯運動的方式攀移滑移圖刃型位錯與螺型位錯的滑移1、位錯的滑移圖螺型位錯滑移導致晶體塑性變形的過程圖刃型位錯滑移導致晶體塑性變形的過程位錯的滑移是在切應力作用下進行的，只有當滑移面上的
2、切應力分量達到一定值后位錯才能滑移。螺位錯的交滑移由于混合位錯可以分解為刃型和螺型兩部分，因此，混合位錯在切應力作用下，也是沿其各線段的法線方向滑移，并同樣可使晶體產(chǎn)生與其柏氏矢量相等的滑移量。（a）位錯環(huán)（b）位錯環(huán)運動后產(chǎn)生的滑移圖位錯環(huán)的滑移2、位錯的攀移（1）攀移的概念與本質攀移的本質是刃型位錯的半原子面向上或向下移動，于是位錯線就跟著向上或是向下運動，因此攀移時位錯線的運動方向正好與柏氏矢量垂直。只有刃型位錯才能發(fā)生攀移運動，螺型位錯是不會攀移的。（2）攀移的分類及割階概念通常把半原子面向上移動稱為正攀移，半原子
3、面向下運動稱為負攀移。割階指攀移時位錯線上的臺階。圖刃位錯攀移示意圖（a）正攀移（半原子面縮短）(b)未攀移（c）負攀移（半原子面伸長）（3）影響位錯攀移的因素①溫度攀移是通過原子的擴散而實現(xiàn)的（而滑移不涉及原子的擴散）；由于空位的數(shù)量及其運動速率對溫度十分敏感，因此位錯攀移是一個熱激活過程。②應力外加應力對位錯有促進作用，但切應力是無效的，只有正應力才會協(xié)助位錯實現(xiàn)攀移；壓應力有助于正攀移，拉應力有助于負攀移。二、位錯運動的交割1、位錯交割的含義對于在滑移面上運動的位錯來說，穿過此滑移面的其它位錯稱為林位錯。林位錯會阻礙
4、位錯的運動，但是若應力足夠大，滑動的位錯將切過林位錯繼續(xù)前進。位錯互相切割的過程稱為位錯交割或位錯交截。2、割階與扭折兩個位錯交割時，每個位錯上都要產(chǎn)生一個新的小段位錯。當交割產(chǎn)生的小段位錯不在所屬位錯的滑移面上時，則成為位錯割階；如果小段位錯位于所屬位錯的滑移面上，則成為位錯扭折。刃型位錯的割階部分仍為刃型位錯，扭折部分為螺型位錯。螺型位錯的割階與扭折均為刃型位錯。扭折與原位錯線在同一滑移面上，可隨主位錯線一道運動，幾乎不產(chǎn)生阻力；扭折在線張力作用下易消失。割階與原位錯線不在同一滑移面上，除攀移外不能隨主位錯線一道運動，
5、成為位錯運動的障礙，稱割階硬化。兩根互相垂直的刃型位錯的交割（柏氏矢量互相垂直）3、幾種典型的位錯交割(1)兩個柏氏矢量互相垂直的刃型位錯交割圖兩個柏氏矢量互相垂直刃型位錯交割位錯割階刃型位錯(2)兩個柏氏矢量互相平行的刃型位錯交割圖兩個柏氏矢量互相平行刃型位錯交割位錯扭折螺型位錯位錯扭折螺型位錯(3)刃型位錯與螺型位錯的交割圖刃型位錯與螺型位錯的交割位錯割階刃型位錯位錯扭折刃型位錯(4)螺型位錯與螺型位錯的交割圖螺型位錯與螺型位錯的交割位錯割階刃型位錯位錯扭折刃型位錯三、位錯的彈性性質1、位錯的應力場位錯的彈性性質是位錯
6、理論的核心與基礎，它探討的是位錯在晶體中引起的畸變的分布及其能量變化。位錯在晶體中的存在使其周圍原子偏離平衡位置而導致點陣畸變和彈性應力場的產(chǎn)生。在討論位錯的彈性應力場的基礎上，可推算出位錯所具有的能量、位錯的作用力、位錯與晶體其它缺陷間交互作用等問題。圖位錯的連續(xù)介質模型（a）螺位錯（b）刃位錯（1）螺位錯的應力場螺型位錯周圍只有一個切應變：γθz＝b/2πr相應的各應力分量分別為用直角坐標表示螺位錯的應力場的特點：只有切應力分量，正應力分量全為零，這表明螺型位錯不引起晶體的膨脹和收縮。螺型位錯所產(chǎn)生的切應力分量只與r有
7、關（成反比），而與θ，z無關。只要r一定，τθz就為常數(shù)。因此，螺型位錯的應場是軸對稱的，即與位錯等距離的各處，其切應力值相等，并隨著與位錯距離的增大，應力值減小。r→0時，τθz→∞，顯然與實際情況不符，這說明上述結果不適用位錯中心的嚴重畸變區(qū)。（2）刃位錯的應力場圖刃位錯周圍的應力場刃位錯的應力場的特點：同時存在正應力分量與切應力分量，而且各應力分量的大小與G和b成正比，與r成反比。各應力分量都是ｘ，ｙ的函數(shù)，而與ｚ無關。這表明在平行與位錯的直線上，任一點的應力均相同。在滑移面上，沒有正應力，只有切應力，而且切應力τx
8、y達到極大值。正刃型位錯的位錯滑移面上側為壓應力，滑移面下側為拉應力。x＝±y時，σyy，τxy均為零，說明在直角坐標的兩條對角線處，只有σxx。2、位錯的應變能（1）位錯能的概念位錯線周圍的原子偏離了平衡位置，處于較高的能量狀態(tài)，高出的能量稱為位錯的應變能，簡稱位錯能。（2）位錯是不平衡的缺陷，且具有
