金属学与造船材料03.pptVIP

在多相组织中，具有不同晶体结构的两相之间的分界面称为相界。 有一正方形位错线，其柏式矢量及位错线的方向如下图所示，试指出图中各段位错线的性质，并指出韧性位错额外串排原子面所在的位置？ 思考题 点缺陷 线缺陷 面缺陷 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。 §1.4 金属晶体缺陷 线缺陷 刃型位错（edge dislocation） 螺型位错（screw dislocation） 混合位错（mixed dislocation） 1. 位错基本类型 晶体局部滑移造成的刃型位错 刃型位错 1) 刃位错 形成 畸变区 多出（或少）半排原子面 用┻（或┳）表示 刃位错 正：上压下拉 负：上拉下压 称为 ┻ ┻ 刃型位错线：多余半原子面与滑移面的交线。 ① 刃型位错有一个额外的（多余）半原子面。正刃型位错用“⊥”表示，负刃型位错用“┬”表示；其正负只是相对而言。判断用右手定则：食指指向位错线方向，中指指向柏氏矢量方向，拇指指向多余半原子面方向。 ② 刃型位错是直线、折线或曲线。它与滑移方向、柏氏矢量相垂直。 ③ 滑移面必须是同时包含有位错线和滑移矢量的平面。位错线与滑移矢量互相垂直,它们构成平面只有一个。 ④ 晶体中存在刃位错后,位错周围的点阵发生弹性畸变,既有正应变,也有负应变。点阵畸变相对于多余半原子面是左右对称的，其程度随距位错线距离增大而减小。就正刃型位错而言,上方受压,下方受拉。 ⑤ 在位错线周围的畸变区每个原子具有较大的平均能量。畸变区是一个狭长的管道。 刃型位错特征 原子面部分错动一个原子间距 螺位错 不吻合过渡区 形成 畸变区 纯剪切应力区 形成 称作 2) 螺位错 6 1 2 5 4 3 7 8 螺型位错特征： 1）螺型位错没有额外半原子面；2）具有一定宽度的细长晶格畸变管道，只有切应变，无正应变；3）位错线与晶体滑移方向平行，位错线运动的方向与位错线平行。 螺型位错 晶体局部滑移造成的螺型位错 3) 混合位错 刃型位错分量 ＋ 螺型位错分量 2. 柏氏矢量——反映位错区畸变的方向与程度 柏氏矢量的确定方法： 1）从任一原子M出发，以致相邻原子为一步，沿逆时针方向环绕位错线作一闭合回路；2）在完整晶体中，以同样的方向和步数作相同回路，此时回路没有封闭；3）在完整晶体的回路终点Q到始点M引一矢量b，使该回路闭合，这个矢量b即为柏氏矢量。 1 2 1 2 3 4 1 2 3 1 2 3 4 1 1 1 1 1 2 1 2 3 4 1 2 3 1 2 3 4 螺位错柏氏矢量的求法（1） 包含位错线做一封闭回路—— 柏氏回路（2） 将同样的回路置于完整晶体中—— 不能闭合（3） 补一矢量（终点指向起点）使回路闭合—— 柏氏矢量 用柏氏矢量可以判断位错类型，与位错线垂直的是刃型，平行的是螺型 螺型位错的柏氏回路示意图 刃型位错的正负可用右手法则来确定，即用右手的拇指、食指和中指构成直角坐标系，以食指指向位错的方向，中指指向柏氏矢量方向，则拇指的指向代表额外半原子面的方向，拇指向上为正，反之为负。 ┻ ┻ 韧性位错的正负 螺位错： 有晶体图时与螺纹判断方法一致 ——左手左螺，右手右螺 无晶体图时用旋转法 ——b与位错线方向：顺右逆左 L L L L 柏氏矢量集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，主要特征如下： 1）用柏氏矢量可以判断位错类型，与位错线垂直的是刃型，平行的是螺型 2）用柏氏矢量可以表示位错区域晶格畸变总量的大小，其值越大，位错周围的晶格畸变越严重。 3）用柏氏矢量可以表示晶体滑移的大小和方向，其滑移量的大小即柏氏矢量b，方向即柏氏矢量的方向。 4）一条位错线的柏氏矢量是恒定不变的，它与柏氏回路的大小和回路在位错线上的位置无关。 5）对于一个位错来说，同时包含位错线和柏氏矢量的晶面是潜在的滑移面。 柏氏矢量特性 三种位错柏氏矢量的特点 刃位错 垂直 主要是正应力 螺位错 平行 纯剪应力 混合位错 一定角度 复杂 位错类型 柏氏矢量与位错线关系 畸变应力场 位错密度 可用单位体积中位错线总长度来表示，即 式中，ρ为位错密度（m-2）；ΣL为位错线的总长度（m）；V为体积（m3）。 线缺陷 线缺陷 点缺陷 线缺陷 面缺陷 晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等。 §1.4 金属晶体缺陷 面缺陷 晶 界 孪晶界 相