材料基础总结和复习.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 堆垛层错（层错）：密排面的正常堆垛顺序遭到破坏和错排的缺陷。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 C(密排六方) A A B B C (面心立方) * 西安石油大学材料科学与工程学院 不全位错 若堆垛层错不是发生在晶体的整个原子面上而只是部分区域存在，在层错与完整晶体的交界处就存在柏氏矢量b不等于点阵矢量整数倍的位错即不全位错。  在面心立方晶体中，有两种重要的不全位错：肖克利（Shockley）不全位错和弗兰克（Frank）不全位错。 肖克利不全位错 * 西安石油大学材料科学与工程学院 面心立方晶体中的肖克利不全位错 肖克利不全位错可以是纯刃型、纯螺型或混合型的，可以在其所在的{111)面上滑移，使层错扩大或缩小。但是，即使是纯刃型的肖克利不全位错也不能攀移，因为有层错与之相联。 弗兰克不全位错：在完整晶体中局部抽去或者插入一层原子形成的位错。只能攀移不能滑移。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 面心立方晶体中的弗兰克不全位错 * 西安石油大学材料科学与工程学院 位错反应 位错反应能否进行，决定于是否满足如下条件： 1) 几何条件：按照柏氏矢量守恒性的要求，反应后诸位错的柏氏矢量之和应该等于反应前诸位错的柏氏矢量之和，即：?b前=?b后。 2) 能量条件：位错反应必须是一个伴随着能量降低的过程。 反应后各位错的总能量应小于反应前各位错的总能量。 即：??b前?2???b后?2。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 fcc中全位错滑移时原子的滑移路径 发生滑移时，若B→B，要滑过A层原子的“高峰”，滑移所需能量较高。 如果B层原子作“之”字运动，B→C→B，需要的能量较低。 扩展位错 * 西安石油大学材料科学与工程学院 面心立方晶体的滑移和扩展位错 I区：正常堆垛区 未滑移区 II区：层错区 III区：正常堆垛区 已滑移区 b2的位错线 b3的位错线 b1的位错线 扩展位错： 一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错组态。 扩展位错的特点： 1）位于(111)面上，由两条平行的肖克莱不全位错中间夹着一片层错构成。 2）两个肖克莱不全位错相互平行。 3）b1=b2+b3，b2和b3分别是两条肖克莱不全位错的柏氏矢量，矢量夹角为600。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 （1）扩展位错的宽度: 当单位面积的层错能?与不全位错的斥力达到平衡时，两个不全位错的间距 扩展位错的宽度与晶体单位面积的层错能?成反比，与切变模量G成正比。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 表面及界面 界面：外表面（自由表面）和内界面。几个原子层厚，原子排列甚至化学成分不同于晶体内部。 表面：固体材料与气体或液体的分界面。原子排列情况与晶内不同，每个原子相邻原子数比晶体内部少。由晶体暴露在外的表面通常是低表面能的原子密排晶面。 内界面：晶界、亚晶界、孪晶界及相界等。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 晶界和亚晶界 晶界:属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面。 亚晶界:相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界。 根据相邻晶粒之间位向差的大小不同可将晶界分为两类： ?小角度晶界：相邻晶粒的位向差小于10o晶界。亚晶界均属小角度晶界。一般小于2o ?大角度晶界：相邻晶粒的位向差大于10o晶界。晶界。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 金属晶粒内部的亚结构 金属晶粒之间的晶界 二维平面点阵中的晶界 * 西安石油大学材料科学与工程学院 小角度晶界：对称倾斜晶界、不对称倾斜晶界、扭转晶界 。 对称倾斜晶界 ： 晶界两侧晶体互相倾斜。 由于相邻两晶粒的位向差?角很小，其晶界可看成是由一列平行的刃型位错所构成。 晶界对称，两晶粒位向差为?角，柏氏矢量为b，当角度?很小时，可以求得晶界中位错间距为D≈b/?。 对称倾斜晶界 当3个晶粒相遇时，它们两两相交于一界面，3个界面相交于三个三叉界棱。在达到平衡状态时，O点处的界面张力必须达到力学平衡,故： 在平衡状态下，三叉晶界的各面角均趋向于最稳定的120度。 * 西安石油大学材料科学与工程学院 晶粒1 晶粒3 晶粒2 ?1-2 ?3-1 ?2-3 ?1 ?2 ?3 三个晶粒相交时的晶界 晶界的特性： (1) 晶粒的长大和晶界的平直化是趋势； (2) 细晶强化； (3) 晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多； (4) 新相易于在晶界处优先形核； (5) 温度过高将引起晶界熔化和氧化； (6) 晶界的腐蚀速度一般较快。 * 西