不规则排列课案.ppt

第三节 原子的不规则排列 一、点缺陷 4. 位错运动 位错滑移特征比较 5. 位错的力学性质 1）位错应力场与应变能 （3）位错应变能 7. 实际晶体中的位错 三、面缺陷 （3）混合位错的滑移 一定角度 // 法线 一定角度 混合位错 无限多个 // // 法线 // 螺位错 唯一 垂直 // 法线 垂直 刃位错 滑移面 个数 位错线运动方向 τ与 位错线 τ 与 b b与 位错线 类型 2）攀移 （1）方式 原子扩散离开（到）位错线—半原子面缩短（伸长）—正（负）攀移 空位扩散离开（到）位错线—半原子面伸长（缩短）—负（正）攀移 （2）特点 a） 刃位错垂直于滑移面运动——非守恒运动 b） 属扩散过程——需热激活——高温易出现 （3）作用 原滑移面上运动受阻—攀移—新滑移面—滑移继续 攀移只能是刃位错才能发生 说明：攀移不是塑性变形的主要机制—可避开障碍物—便于滑移 结论：攀移能力——影响滑移进行——进一步影响塑变能力 3）交滑移 （1）方式 （2）特点 （3）作用 原滑移面上运动受阻—交滑移—新滑移面—滑移继续 交滑移只能是螺位错才能发生 说明：交滑移不是塑变的主要机制—可避开障碍物—便于滑移 结论：交滑移能力——影响滑移进行——进一步影响塑变能力 交滑移——仍在滑移面滑移——守恒运动 （1）应力分量与应变分量 完全弹性体，服从虎克定律 各向同性 连续介质，可以用连续函数表示 基本假设 （连续介质模型） 对位错线周围r0以内部分不适用 ——畸变严重，不符合上述基本假设 （a）单元体应力分量 正应力：σxx，σyy，σzz 切应力：σxy = σyx， σxz = σzx， σyz = σzy σxy——作用面垂直于x，方向为y x y z ?z z ?z y ?z x ?x z ?x x ?x y ?y z ?y x ?y y （b）单元体应变分量 正应变：εxx，εyy，εzz 切应变：εxy = εyx，εxz = εzx （c）柱坐标下分量 正应力：σzz，σrr，σθθ 切应力：σzθ=σθz，σzr=σrz，σrθ=σθr 与直角坐标的关系： （2）位错应力场 （a）螺位错应力场 模型建立： 结果： 厚壁圆桶——沿径向切开——沿z方向错动b —— 胶合 （b）刃位错应力场 模型建立： 结果： 厚壁圆桶——沿径向切开——沿x轴错动|b|——胶合 单位长度螺位错应变能： 单位长度刃位错应变能： 单位长度混合位错应变能： 其中： （a）比较 wE wS （b）一般公式 其中：α为几何因素系数，约0.5～1.0 （d）螺位错应变能公式的推导 柱坐标下单位体积应变能为： 对于螺位错仅有εθz不为零 故，对体积为V（长为L）的螺位错有 即： 积分 得： 2）作用在位错线上的力与位错线张力 （1）作用在位错线上的力 （a）公式推导 外力τ使长为l的位错移动了ds， τ作功dw1 假想有一力F作用于位错上，则F 作功dw2 有 单位长度位错线上的力： （b）说明 Fd∝τ，Fd∝b Fd⊥位错线，指向未滑移区 Fd为假象力，其方向与τ不一定一致。（如螺位错Fd⊥τ） （2）位错线张力 位错受力 弯曲 伸长 线张力 位错变直 能量↓ 能量↑ （a）线张力的概念 （b）作用 使位错变直——降低位错能量 相当于物质弹性——称之为位错弹性性质 类似于液体的表面张力。 （c）公式 C ——曲线形状因子 （d）实例—— 两端固定位错在τ下弯曲的问题 τ使位错弯曲，即r↓ T使位错变直，即r↑ 当二者平衡时 3）位错间的交互作用与位错塞积 （1）相互平行的位错之间的交互作用 同号位错相斥 体系能量下降 （a）同号位错： 异号位错相吸 （b）异号位错： 体系能量下降 异号位错合并，抵消或 b 减小 （2）相互垂直的位错之间的交互作用 —— 形成大小、方向等于对方 b 的割阶或扭折 割阶：不在原滑移面上的拐折。 扭折：在原滑移面上的拐折，不稳定，易消失，不影响滑移。 —— 位错交割 （3）位错塞积——位错与面缺陷的交互作用 位错滑移 障碍物 位错塞积 前端应力高度集中 交滑移、攀移 越过障碍物继续滑移 应力松弛 破裂 障碍物另侧塑变 遇到 产生 导致 结果 弯曲 卷曲 分裂增殖 变直 弗兰克-瑞德源（F-R源） …… 增殖过程 6. 位错的增殖 1）全位错与不全位错 （1）实际晶体中的位错类型 简单立方： b≡点阵矢量 ——只有全位错 实际晶体： b = 点阵矢量 b＝点阵矢量整数倍 —— 全位错 其中b＝点阵矢量 ——单位位错 b≠点阵矢量整数倍 ——不全位错 其