第三章不同类型缺陷间的相互作用及钢的强化.ppt

设: 间隙半径为R; 溶质原子的半径为R’(R’R); 将此弹性球塞进间隙后球及空洞的半径均 为Ro 2.溶质原子与位错应力场的交互作用 从上面的分析可知:若溶质原子所引起的点阵畸变呈球形对称,则会有 及 (由溶质原子引起的正应变和正应力).  eRR变： 在晶体上半部: θ＝0～π时,sinθ 0；欲使UDC为负,则eRR必为  负, 即只有置换固溶体,且r质＜r剂才能满足 (比溶剂小的溶质原子被吸引到位错中受压的部位) 在晶体的下部:  θ＝ π～2π,sinθ为负,欲使 UDC为负, eRR 0  间隙固溶体及r质r剂的置换体能满足上述条间隙原子及r质r剂的置换原子被吸引到位错受拉部位 * * §3－1 溶质原子与位错的交互作用 一.位错与球形畸变溶质原子的弹性交互作用 设晶体中存在着位错和溶质原子: 位 错---使晶体能量增加 (弹性应变能)； 溶质原子---使晶体能量增加 (弹性畸变能)； 溶质原子与位错的交互作用能 则晶体总弹性能为: 位错与溶质原子能否发生交互作用,关键在于 若 , 二者发生交互作用； 若 , 二者相排斥远离。 1.产生球形畸变溶质原子与位错的弹性交互作用能 假设: 晶体为连续弹性介质； 溶质原子为弹性球体; 溶质原子填入晶体中引起的畸变是球形对称, 若采用极坐标,则球形畸变意味着畸变只有沿γ方向的 膨胀和收缩,而与θ无关。 则: 间隙半径的变化为:R0 －R; 加入溶质原子后引起经向位移（经向变 化）为: 在经向引起的应变为 若晶体中的间隙处在位错应力场中: 则：间隙空洞的径向位移, 靠克服位错的应力场中的径 向正应力所作的功来实现. 即 S---孔洞的表面面积 经向位移量 力 dφ dφ 则: 而对于任意应力场中,某平面的正应力: 设: 在积分范围内为与位置无关的常数,积分 后: 令 则 ……………..(1) P---外应力场 作用于溶质原子 表面的静压力； ---空洞体积的变化。 1）对螺位错： 应力场 则 UDC=0 因此溶质原子与螺位错不会发生交互作用 （1）刃型位错与溶质原子的交互作用能: 设在距位错的较远处Q有一溶质原子; 即:溶质原子的存在不影响位错的应力场,而位错的应 力场能影响溶质原子。 那么刃位错在Q点的应力为: 2）对于刃型位错： 应力场 、 、 则溶质原子与位错间存在 UDC,可发生交互作用(UDC0）; 直角坐标 将 代入交互作用公式(1): 则: 令 ,并以极坐标表示 则: ………………..(2) 2）讨论： ①eRR及θ不变时，UDC与r成反比，即距离越远交互作 用能越小，在 r=r。处最大。 函数关系为: 沿x轴,θ＝0o、π时 , 则UDC＝0。 沿y轴,θ＝90o、 时， 最大。 eRR不变 ③ r,θ不变时； 对于间隙型溶质原子, , 对于置换型溶质原子. , 故间隙原子更容易与位错发生交互作用。 二.Cottrell气团(柯氏气团) Cottrell气团:在满足扩散的条件下,间隙原子将集结在 位错线近旁受膨胀的区域,形成原子(C、N)云---称 为“Cottrell气团” 。 溶质原子在溶剂中的平衡浓度为: 玻耳玆曼定律 (麦克斯韦分布-玻耳玆曼分布) 但在位错线附近不遵循此分布,而形成Cottrell气团 （相当于外界提供能量） 1. Cottrell气团的结构 设：一个碳原子移到刃位错的膨胀区,可以消除该区