3.实际晶体中的位错.ppt

第三章 实际晶体中的位错行为 多种位错形式 多种位错运动形式 多种位错作用形式 3.1 实际晶体结构中的位错类型 1.全位错 柏氏矢量等于最短的点阵平移矢量的位错 全位错可能会发生反应 包括合并（ Merging ）与分解（Dissociation） 位错反应需满足几何条件与能量条件 几何条件 能量条件 例： 2.堆垛层错与不全位错 层错——由于晶体的堆垛次序变化破坏了周期性机构而形成的晶体缺陷。Stacking Fault(SF) 层错矢量为 层错能(Stacking Fault Energy.SFE) 指形成单位面积层错所增加的能量 在数值上等于相应密排面的表面张力 层错能随材料种类而不同： 通常体心立方的层错能较高，面心与密排结构的层错能较低（但Al，Ni特殊） 堆垛层错的边界与位错紧密相连 3.不全位错 柏氏矢量小于最短的点阵平移矢量的位错 可分为肖克莱（Shockley）不全位错与弗兰克（Frank）不全位错 以下讨论面心立方结构中的不全位错 沿密排面滑移形成的不全位错 (Shockley Partial Dislocation) 层错边缘为弗兰克不全位错 插入或抽出半层密排面形成的不全位错 （Frank Partial Dislocation） 4.扩展位错 指一个位错分解成两个不全位错，其中间夹着一片层错的位错组态 扩展位错的宽度 即扩展位错中层错区的宽度 当不全位错的相互排斥作用与层错能γ引起的表面张力平衡时，扩展位错有一平衡宽度 5.面角位错 是固定位错的一种，两个滑移面上的位错滑移相遇后发生位错反应，在滑移面相交处形成一处不能滑移的位错群的组态 全位错分解 领先位错反应 形成面角位错——（Lomer-Cottrell） 3.2 FCC的位错反应与Thompson记号 包括合并（ Merging ）与分解（Dissociation） 位错反应需满足几何条件与能量条件 几何条件 能量条件 Thompson记号 Thompson记号的含义 四个面 ：{111} 四面体的棱边：12个全位错的b=1/2110 AB,CD,BD… 各面顶点与中心连线：24个Shockley位错的b=1/6112. Aγ,Bδ,Dβ… 四面体顶点与所对三角形中点连线：8个Frank位错的b=1/3111. Aα,Bβ,Cγ,Dδ. 4个面中心相连：压杆位错1/6110. Αβ,αγ,αδ,βγβδ,γδ. Thompson记号的用途 判断位错反应 判断不同性质位错线的方位 3.3 位错的运动 位错的运动实现晶体的塑性变形 位错运动的难易决定晶体强度的高低 位错的运动形式 滑移 攀移 交滑移 1.滑移（Slipping） 保守运动 位错在滑移面上滑动 滑动所需应力较小 刃型位错的滑移 b //τ⊥ξ v // b //τ⊥ξ 滑移面： 唯一： 晶体的滑移方向： 螺型位错的滑移 晶体的滑移方向： 混合位错的滑移 位错线的滑移方向与位错线处处垂直 晶体的滑移方向： 2.刃型位错的攀移(Climbing) 位错在垂直于滑移面方向运动 由原子或空位的扩散实现 非保守运动（有体积变化） 需要的能量大，高温易激活 攀移与温度的关系 1）攀移阻力 2）攀移的驱动力 之一：弹性攀移力（Climbing Force） 2）攀移的驱动力 之二：渗透力（Penetrability） 设单个空位的形成能为u1 ，晶体中的空位数为n，原子数为N，则空位的平衡浓度C0为： 考虑攀移阻力 3.螺型位错的交滑移 指螺型位错在一个滑移面上受阻时，可以选择相交的另一滑移面继续滑移的行为。 双交滑移：交滑移后再次转回与原滑移面平行的滑移面上滑移 FCC的双交滑移 BCC的交滑移——共同滑移方向111 4.扩展位错的交滑移 扩展位错的宽度影响其束集 层错能低，宽度大，束集困难，交滑移困难 3.3 位错其他形式作用 包括： 位错的增殖 位错的交割 带割阶位错的运动 位错的平面塞积 1.位错增殖（Multiplication） Flank-Read机制 螺位错双交滑移机制 F-R源 单边位错源 双交滑移机制 F-R源+两个单边F-R源 2.运动位错的交割（Jogging） 晶体中众多处于不同滑移面的位错线在与其他位错相遇时会相互穿越形成附加的折线（台阶） 台阶与原位错具有相同滑移面时，称为扭折（Kink） 台阶与原位错滑移面不同时，称为割阶（Jog） 1）两柏氏矢量垂直的刃型位错的交割 2）两柏氏矢量平行的刃型位错的交割 3）两柏氏矢量垂直的刃型位错与螺型位错的交割 4）两柏氏矢量垂直的螺型位错的交割 位错交割的特