材料科学基础 晶体缺陷 4.ppt

2.堆垛层错 如果堆垛顺序与正常的堆垛顺序出现差异，就称为层错（stacking faults） 。 如在fcc晶体中，抽掉一层原子B。其堆垛顺序表示为：“ABCA?CABC”，这种类型的层错称为抽出型层错。 如果在fcc晶体中，插入一层原子，如：A，B之间插入C，其堆垛顺序表示为：“ABCACBCAB”，这种类型的层错称为插入型层错。 fcc结构是每三层原子构成一个周期，所以插入一层原子相当于抽掉两层原子。抽出一层原子，相当于插入两层原子。 形成层错时几乎不产生点阵畸变，但它破坏了晶体的完整性和正常的周期性，使电子发生反常的衍射效应，故使晶体的能量有所增加。这部分增加的能量称堆垛层能量γ（J/m2)，它一般可用实验方法间接测得。 四、不全位错 全位错有时能进一步分解，分解后的位错柏矢量小于滑移方向的原子间距，这种位错称为不全位错 。 由于位错柏矢量b不为点阵矢量，形变部分的晶体形成错排面。因此，不全位错的能量包括位错线的能量和错排面的能量。 实际上，层错终止在晶体内部所形成的边界就是不全位错。 五、面心立方晶体中的不全位错 实际上，层错终止在晶体内部所形成的边界就是不全位错。在面心立方晶体中有两种类型的不全位错。 a.弗兰克不全位错 如果在完整fcc晶体的{111}面间插入或抽出半个原子面，这样形成的层错边界就是弗兰克不全位错。 对应于插入半层密排面所形成的不全位错称为正弗兰克不全位错；而与抽出型层错相联系的不全位错称为负弗兰克不全位错。 五、面心立方晶体中的不全位错 五、面心立方晶体中的不全位错 这样形成的不全位错柏矢量为 ， 垂直于{111}面(垂直于层错面和位错线)，是纯刃型的。 弗兰克不全位错不能滑移，因为，如果滑移，就要离开所在的{111}面，并且在经过的路径上造成严重的原子错排。 有时把弗兰克不全位错称为不动位错。但弗兰克不全位错可以通过吸收或放出点缺陷，在包含它的{111}面中作攀移运动。 五、面心立方晶体中的不全位错 五、面心立方晶体中的不全位错 弗兰克不全位错的特点： (1)位于{111}面上，可以是任何形状，包括直线、曲线和封闭环（称为弗兰克位错环）。但无论是什么形状，它总是刃型的，因为 和{111}面垂直。 (2)由于b不是fcc晶体的滑移方向，故弗兰克不全位错不能滑移、只能攀移。这种不可能滑移的位错便称为定位错，而肖克莱不全位错则是可滑位错。 五、面心立方晶体中的不全位错 b.肖克莱(Shockley)不全位错 在(111)面上把任意一层原子面以上的部分晶体沿 即该层原子中的部分原子从一个正常位置移到另一个正常位置。这样形成的位错是全位错。 但有时这样运动能量较大，如果分两步滑动，引起的晶体畸变要小得多。 方向作相对滑移，滑移矢量为 。 五、面心立方晶体中的不全位错 如果上面动画中的B层原子有一部分只滑移了第一步，即滑动了 而另一部分则不滑动。这样在滑移了一次的区域和未滑移区域的边界M处就形成了一个柏氏矢量小于滑移方向上原子间距的分位错，称其为肖克莱不全位错（或分位错）。 根据其柏氏矢量与位错线的角度关系可以是纯刃型，纯螺型或混合型的。 五、面心立方晶体中的不全位错 五、面心立方晶体中的不全位错 肖克莱不全位错可以在其所在的{111}面上滑移，滑移的结果是使层错扩大或缩小。但是不能发生攀移。因为如果发生攀移则必须离开层错。 肖克莱不全位错的特点： (1)位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向，且小于孪生方向上的原子间距： 。 (2)不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有层错区和无层错区的边界。 (3)可以是刃型、螺型或混合型。 (4)只有通过局部滑移形成。即使是刃型肖克莱不全位错也不能通过插入半原子面得到，因为插入半原子面不可能导致大片层错区。 (5)即使是刃型肖克莱不全位错也只能滑移，不能攀移，因为滑移面上部（或下部）原子的扩散不会导致层错消失，因而有层错区和无层错区之间总是存在着边界线，即肖克莱不全位错线。 (6)即使是螺型肖克莱不全位错也不能交滑移，因为螺型肖克莱不全位错是沿〈112〉方向，而不是沿两个{111}面（主滑移面和交滑移面）的交线〈110〉方向，故它不可能从一个滑移面转到另一个滑移面上交滑移。 肖克莱不全位错和全位错的对比 第3节 位