吉林大学材料科学基础考研第五章.ppt

本章重点内容 1.刃型位错,螺型位错的特点. 2.柏氏矢量及其特征. 3.晶 粒,晶 界,合 金,固溶体. 4 位错的生成和攀移. 5.晶界能. 6.晶界的特性. 7.弗兰克-瑞德位错源增殖机制. 金属中的缺陷 点缺陷: 点缺陷是最简单的晶体缺陷,它是在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构正常排列的一种缺陷.包括空位,间隙原子,杂质或溶质原子.其特征是在三维空间各个方向上尺寸都很小,故称为零维缺陷. 点缺陷与温度密切相关所以也称为热缺陷。 在晶体中，晶格中的原子由于热振动能量的涨落而脱离格点移动到晶体表面的正常格点位置上，在原来的格点位置留下空位。这种空位称为肖脱基缺陷。如果脱离格点的原子跑到邻近的原子空隙形成间隙原子，这种缺陷称为弗伦克耳缺陷。 金属中的缺陷 线缺陷: 其特征是在两个方向上尺寸都很小,另外一个方向上延伸较长,也称为一维缺陷.包括各类位错. 面缺陷: 其特征是在一个方向上尺寸很小,另外两个方向上扩展很大,也称二维缺陷.包括表面,晶界,亚晶 界等. 点缺陷（空位，间隙原子） 空 位： 肖特基空位 弗仑克尔空位 当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定限度时，就可能克服周围原子对它的制约作用，跳离其原来的位置使点阵中形成空结点，称为空位． 当原子迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，而使晶体内部留下空位，称为肖特基空位． 当原子挤入点阵的间隙位置，而在晶体中形成数目相等的空位和间障原子，则称为弗仑克尔空位． 典型位错: 刃型位错 螺型位错【一维线性晶体缺陷】 刃型位错的特征: a.刃型位错有一个半原子面． b.刃型位错可解释为晶体中以滑移区和未滑移区的分界线． （不一定是直线，但是滑移线必与滑移方向垂直） c.滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面（二者垂 直，构成唯一平面），在其它面上不能滑移． d.晶体中存在刃型位错之后，位错周围的点阵发生弹性畸变， 既有切应变又有正应变． e.在位错线周围的过渡区(畸变区)每个原子具有较大的平均能 量． 比较:螺形位错的特征 螺形位错没有额外半原子面. 螺形位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道, 其中只有切应变,而无正应变. 位错线与滑移方向平行,位错线运动的方向与位错线垂直. 螺型位错的特征: A.螺型位错无半原子面，原子错排是呈轴对称的． B.螺型位错可分为右旋和左旋螺型位错． C.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． D.螺型位错的滑移面不是唯一的，凡是包含螺型位错线的滑移面都可以做为它的滑移面。 E.螺型位错线周围点阵也发生畸变，但是只有平行于位错线的切应变而无正应变，不会引起体积的膨胀和收缩． F.螺型位错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的线缺陷． 混合型位错 晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）既不平行也不垂直于滑移方向，即滑移矢量与位错线成任意角度，这种晶体缺陷称为混合型位错。混合型位错可分解为刃型位错分量和螺型位错分量，它们分别具有刃型位错和螺型位错的特征。 *** 重要性质：一根位错线不能终止至于晶体的内部，而只能露头于晶体表面，若终止于内部必与位错线相连或者在晶体的内部形成封闭曲线（位错环）。 ***原因：位错线是与滑移区和未滑移区的边界。 柏氏矢量及其特征 a.柏氏矢量是一个反映位错周围点阵畸变积累的物理量．矢量的方向表示位错的性质和位错的取向．而大小则表示畸变的程度，称为位错强度． b.柏氏矢量与回路起点及其具体途径无关，只要不和其它位错线相遇，不论回路怎样扩大，缩小或任意移动，由此回路确定的柏氏矢量是唯一的，这一点称为柏氏矢量的守恒性． c.一根位错线有唯一的柏氏矢量．位错线在晶体中运动或改变方向时，其柏氏矢量不变． d.若一个柏氏矢量为b的位错可以分解为几个柏氏矢量的位错，则分解后各柏氏矢量之和等于原位错的柏氏矢量．若有数个位错线交于一点，则指向结点的各位错线的柏氏矢量之和应等于离开结点的各位错线的柏氏矢量之和． e.位错有连续性．不能中断于晶体内部．可以形成位错环或终止于晶界等． 三种类型位错的矢量图解法 位错的滑移 位错的滑移是在外加切应力作用下，通过位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地作少量位移（小于一个原子间距）而逐步实现的。 ?? 螺型位错的双交滑移及增殖模型说明： 对于螺型位错，由于所有包含位错线的晶面都可以成为它的滑移面，因此当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上继续滑移，这一过程称为交滑移。