材料科学基础 晶体缺陷 2.ppt

第3节 位 错 第3节 位 错 第3节 位 错 第3节 位 错 (1)刃型位错的伯格斯矢量 图 螺型位错柏氏矢量的确定 (2)螺型位错的伯格斯矢量 第3节 位 错 第3节 位 错 (2)螺型位错的伯格斯矢量 螺型位错的柏氏回路示意图 第3节 位 错 螺型位错完整的柏氏回路 第3节 位 错 柏氏矢量的性质及特征 (1)柏氏矢量与起点的选择无关，也于路径无关。 (2)刃位错的柏矢量与位错线垂直。 (3)螺位错的柏矢量与位错线同向或反向。 (4)利用柏氏矢量b与位错线ξ的关系，可判定位错类型。 第3节 位 错 第3节 位 错 柏氏矢量与位错线关系的确定 (1)若b∥ξ，则为螺型位错，其中同向为右螺，反向为左螺； (2)若b⊥ξ为刃型位错，其正负用右手法则判定，右手拇指、食指与中指构成一直角坐标系，以食指指向ξ方向，中指指b正方向，则拇指代表多余半原子面方向，多余半原子面在上称正刃型位错，反之为负刃型位错。 (3)ξ与b所共的面为位错线的滑移面。 第3节 位 错 (4)如果ξ与b既不平行又不垂直，则位错为混合型位错。该位错可分解为刃型成分和螺型成分。 位错方向 柏氏矢量与位错线关系的确定 柏氏回路实际上是将位错线周围原子排列的畸变迭加起来。因此，柏矢量的物理意义为：柏矢量是对位错周围晶体点阵畸变的叠加，b越大，位错引起的晶体弹性畸变能越高。 3.柏矢量的物理意义 图 三种类型位错的矢量图解法 图 混合位错的原子组态 第3节 位 错 刃位错中心变形区域示意图 第3节 位 错 　 位错在晶体中引起的畸变在位错线中心处最大，随着离位错中心距离的增大，晶体的畸变逐渐减小。 习惯上，把多余半原子面在滑移面以上的位错称为正刃型位错，用符号“┻”表示，反之为负刃型位错，用“┳”表示。 第3节 位 错 刃型位错周围的点阵畸变关于半原子面左右对称。 含有多余半原子面的晶体受压，原子间距小于正常点阵常数； 不含多余半原子面的晶体受张力，原子间距大于正常点阵常数。 第3节 位 错 第3节 位 错 刃型位错的几何特征： (1)位错线与其滑移矢量d垂直，刃型位错可以为任意形状的曲线。 (2)有多余半原子面。 (3)刃型位错可人为地分为正和负两种，多余半原子面在滑移面以上的位错称为正刃型位错，用“┻”表示正，反之为负刃型位错，用“┳”表示。 1).刃型位错有一个额外的半原子面。其实正、负之分只具相对意义而无本质的区别。 2).刃型位错线可理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。它不一定是直线，也可以是折线或曲线，但它必与滑移方向相垂直，也垂直于滑移矢量。 图 不同形状的刃型位错 刃型位错的特点： 3).滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其他面上不能滑移。由于在刃型位错中，位错线与滑移矢量互相垂直，因此，由它们所构成的平面只有一个。 4).晶体中存在刃型位错之后，位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变。就正刃型位错而言，滑移面上方点阵受到压应力，下方点阵受到拉应力：负刃型位错与此相反。 5).在位错线周围的过渡区（畸变区）每个原子具有较大的平均能量。但该区只有几个原子间距宽，畸变区是狭长的管道，所以刃型位错是线缺陷。 刃型位错的特点： 第3节 位 错 第3节 位 错 刃位错包含半原子面 第3节 位 错 2.螺型位错 仿照刃型位错的做法，将晶体沿ABCD割开至EF，将割口上下两部分晶体沿-z轴方向相对滑移一个原子间距d，再胶合好。EF就是螺型位错， （a）立体图； （b）顶视图 图 　螺型位错的原子组态 第3节 位 错 第3节 位 错 第3节 位 错 如果有一条螺型位错线在晶体表面露头，在露头处的晶面上必然形成一个台阶，这个台阶不会因覆盖了一层原子而消失，它将永远存在。 根据螺旋前进方向可以人为定义右螺旋和左螺旋。 第3节 位 错 第3节 位 错 图 螺型位错原子模型及其形成示意 第3节 位 错 第3节 位 错 第3节 位 错 第3节 位 错 无额外的半原子面，原子错排程轴对称，分右旋和左旋螺型位错； 一定是直线，与滑移矢量平行，位错线移动方向与晶体滑移方向垂直； 滑移面不是唯一的，包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面； 位错周围点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不引起体积的膨胀和收缩； 位错畸变区也是几个原子