动量-热量-质量传输原理 chapter4b位错基本概念.pdfVIP

4 晶体缺陷 Crystal Defects 4.3 位错 Dislocation 位错 Dislocations 线缺陷就是各种类型的位错。它 是指晶体中的原子发生了有规律的 错排现象。 其特点是原子发生错排的范围只 在一维方向上很大，是一个直径为 3～5个原子间距，长数百个原子间 距以上的管状原子畸变区。 位错是一种极为重要的晶体缺陷， 对金属强度、塑性变形、扩散和相 Dislocations in Titanium alloy 变等有显著影响。 TEM 51450 x 位错包括两种基本类型： 刃型位错 和 螺型位错 Individual dislocations (revealed by careful etching) that comprise a subboundary in germanium Dislocation loops produced by vacancy precipitation in germanium. Thin-foil electron micrograph. 60,000×. 电子显微镜下的位错 透射电镜下钛合金中的位错线(黑线) 高分辨率电镜下的刃位错 （白点为原子） Semicoherent interface between Ag-richen and Cu-richen phases K.L. Merkle, M.I. Buckett, and Y. Gao 1992 J M HOWE. Interface in Materials, 1997 位错理论的发展 ? 1926年，苏联物理学家雅科夫?弗兰克尔（Jacov Frenkel）假定材料发生塑性变形时晶体各部分作为刚 体相对滑动，连接滑移面两边的原子结合键同时断裂 ，这样计算得到常用金属的临界分切应力（见6.2节） 值约为0.1G，G为剪切模量 ? 塑性变形试验中，测得的这些金属的临界分切应力仅 为10?4~10?8G，比理论强度低了整整3个数量级。 ? 1934年，埃贡·奥罗万（Egon Orowan），迈克尔·波拉 尼（Michael Polanyi）和 G. I. 泰勒（G. I. Taylor）三 位科学家几乎同时提出了塑性变形的位错机制理论， 解决了上述理论预测与实际测试结果相矛盾的问题。 位 ? b S.P. a x ?’ ?’ x ?=b ? 把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论 临界切应力值比实际测量临界切应力值 大3-4个数量级。 滑移不是刚性滑动 多 脚 虫 的 爬 行 9 位错（Dislocation）理论的发展 1934年 Taylor、Orowan、Polanyi提出“位错模 型”，滑移是通过称为位错的运动而进行的 1950年代后 位错模型为实验所验证