3.2.3位错弹性性质.ppt

位错是一种热力学不平衡的缺陷 点缺陷是一种热力学平衡的缺陷（点缺陷引起的熵增降低了体系的自由能，这一作用超过了点缺陷引入的应变能）。 对于位错而言，它的应变能远大于空位的形成能，就位错线上单个原子的应变能来说，其值大约比空位的形成能大一个数量级，而位错作为线缺陷，它所引起的熵增却远小于空位，不可能抵消应变能的增加，所以，位错的存在肯定使体系的自由能增加，是不平衡的缺陷。 5.位错的应力场及与其他缺陷的交互作用 位错的应力场 刃位错上面的原子处于压应力状态，为压应力场; 刃位错下面的原子处于张应力状态，为张应力场;垂直于位错线的任一截面上应力分量均相同。 围绕一个螺位错的晶体圆柱体区域也有应力场存在,只有切应力分量，切应力分量是轴对称的，正应力分量全为0，螺位错不引起晶体的膨胀或收缩。各应力分量的大小与柏氏矢量的模成正比。 位错与溶质原子的相互作用 间隙原子聚集于位错中心，使体系处于低能态。 柯氏气团：溶质原子与位错交互作用后，在位错线周围偏聚的现象，柯氏气团的形成对位错有钉扎作用，是固溶强化的原因之一。 位错与位错的交互作用 思考题 4.面心立方晶体中全位错的分解及扩展位错 弗兰克不全位错 与抽出型层错联系的不全位错通常称负弗兰克不全位错； 而与插入型层错相联系的不全位错称为正弗兰克不全位错； 弗兰克位错属纯刃型位错。 位错理论的应用 位错理论可用来解释固体材料的各种性能和行为，特别是变形和力学行为。前面我们已经用位错理论解释了一些固体的基本性能和行为，下面简单归纳一下位错理论的若干主要应用。 晶体的实际强度为什么远低于理论强度？ 这是因为实际晶体的塑性变形是通过局 部滑移进行的，故所加外力仅需破坏局部区域滑移面两边原子的结合键，而此局部区域是有缺陷（位错）的区域，此处原子本来就处于亚稳状态，只需很低的外应力就能离开平衡位置，发生局部滑移。 晶体为什么会加工硬化？ 这是因为晶体在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难。具体说，引起晶体加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割（形成不易或不能滑移的割阶） 、易开动的位错源不断被消耗等等。 金属为什么会退火软化？ 这是因为金属在退火过程中位错在内应力作用下通过滑移和攀移而重新排列，以及异号位错相消而使位错密度下降。位错的重排发生在低温退火（回复）过程，位错密度的显著下降发生在高温退火（再结晶）过程，它导致金属显著软化（强度显著下降）。 与位错相关的合金强化机制 固溶强化 固溶在点阵间隙或结点上的合金元素原子由于其尺寸不同于基体原子，故产生一定的应力场，阻碍位错的运动，造成固溶强化。由于固溶度有限或由于合金原子与基体原子的半径差较小，均匀分布的合金元素的固溶强化效应是较小的。但如果合金元素偏聚，则可造成显著的固溶强化。18Cr8Ni 不锈钢的高强度就是来源于合金元素 Ni原子偏聚于扩展位错的层错区位错的滑移和攀移都很难进行。 与位错相关的合金强化机制 沉淀强化和弥散强化 合金通过相变过程得到的合金元素与基体元素的化合物（沉淀相）和机械混掺于基体材料中的硬质颗粒都会引起合金强化，前者称为沉淀强化（沉淀相和基体原子间有化学的交互作用）后者称为弥散强化（弥散相和基体原子间没有化学的交互作用）两种强化的机制都是由于第二相（沉淀相或弥散相）周围形成很强的应力场，阻碍了位错的滑移。 分解反应式：2a[100] →a[100]+a[100] 判定下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞上作出矢量图。 肖克莱不全位错的形成： 原子运动导致局部错排，错排区与完整晶格区的边界线即为肖克莱不全位错。（结合位错反应理解。可为刃型、螺型或混合型位错。） 肖克莱不全位错 肖克莱不全位错有以下的特点： (1)位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向，且小于孪生方向上的原子间距。 (2)不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有层错区和无层错区的边界。 (3)可以是刃型、螺型或混合型。 (4)即使是刃型肖克莱不全位错也只能滑移，不能攀移，因为滑移面上部原子的扩散不会导致层错消失。 (6)即使是螺型肖克莱不全位错也不能交滑移，因为螺型肖克莱不全位错是沿〈112〉方向，而不是沿两个{111}面的交线〈110〉方向，故它不可能交滑移。 在面心立方晶体中，能量最低的全位错是处在{111}面上的柏氏矢量为 的单位位错。 它可以分解为两个肖克莱不全位错： 由于这两个不全位错位