7.3--位错的运动.pptVIP

第7章 晶体缺陷 晶体的宏观滑移变形，实际上是通过位错的运动实现的，位错可在晶体中运动是其最重要的性质。 位错线在晶体中的移动－位错运动。 刃型位错的运动方式有两种：滑移和攀移。 1）滑移：位错线沿着滑移面的移动。 2）攀移：位错线垂直于滑移面的移动。 刃位错的运动：可有滑移和攀移两种方式。 螺位错的运动：只作滑移、而不存在攀移。 一、位错的滑移 下图（a）表示含有一个正刃型位错的晶体点阵，图中实线表示位错（半原子面PQ）原来的位置，虚线表示位错移动一个原子间距（如P’Q’）后的位置，可见，位错虽然移动了一个原子间距，但位错附近的原子只有很小的移动。图（b）为负刃型位错再切应力下的滑动。 位错的滑移：是通过位错线及附近原子逐个移动很小距离完成的，故只需加很小切应力就可实现。 正刃位错滑移方向与外力方向相同；负刃位错滑移方向与外力方向相反。 1、刃位错滑移 当一个刃型位错沿滑移面滑过整个晶体，就会在晶体表面产生宽度为一个柏氏矢量b的台阶，即造成了晶体的塑性变形。即位错运动移出晶体表面时，滑移面两边晶体将产生一个柏氏矢量（b）的位移。若有n个b相同的位错扫过滑移面，则晶体将产生nb的宏观滑移量，表面上产生nb高的台阶。 刃位错移动方向：与位错线垂直，即与其柏氏矢量b 一致。 刃位错滑移面：由位错线与其柏氏矢量所构成平面。 2、螺型位错滑移 螺位错沿滑移面运动时，周围原子动作情况如图。 虚线－－为螺旋线原始位置， 实线－－位错滑移一个原子间距后的状态。 3、螺型位错滑移 螺位错沿滑移面运动时，周围原子动作情况如图。 虚线－－为螺旋线原始位置， 实线－－位错滑移一个原子间距后的状态。 3、螺型位错滑移 位错线向左移动一个原子间距，则晶体因滑移而产生的台阶亦扩大了一个原子间距。 4、混合位错滑移 圆环形位错：位于滑移面上，在切应力作用下，正刃位错运动方向与负刃位错相反；左、右旋螺型位错方向也相反。各位错线分别向外扩展，一直到达晶体边缘。 各位错移动方向虽不同，但所造成晶体滑移却是由其柏氏矢量b 所决定的。 故位错环扩展结果使晶体沿滑移面产生了一个b 的滑移。 位错的滑移 5、位错的滑移特点 1）刃位错滑移方向：与外应力? 及伯氏矢量b 平行，正、负刃位错滑移方向相反。 2）螺型位错的移动方向：与外应力? 及柏氏矢量b 垂直，也与晶体滑移方向相垂直，左、右螺位错滑移方向相反。 5、位错的滑移特点 3）混合位错滑移方向与外力? 及伯氏矢量b 成一定角度（即沿位错线法线方向滑移）。 4）晶体的滑移方向与外力? 及位错的伯氏矢量b 相一致，但并不一定与位错的滑移方向相同。 5、位错的滑移特点 5）只有螺型位错才能够交滑移： 螺位错：因其位错线与柏氏矢量b 平行，故无确定滑移面，通过位错线并包含b 的所有晶面都可能成为它的滑移面。 若螺位错在某一滑移面滑移后受阻，可转移到与之相交的另一个滑移面上去，此过程叫交叉滑移，简称交滑移。 由此看出，不论位错如何移动，晶体滑移总是沿柏氏矢量相对滑移，故晶体滑移方向就是位错的柏氏矢量 b 方向。 二、位错的攀移 位错的攀移：指在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。 攀移的实质：是多余半原子面的伸长或缩短。 刃位错：除可在滑移面上滑移外，还可在垂直滑移面的方向上进行攀移运动。 螺位错：没有多余半原子面，故无攀移运动。 常把多余半原子面向上移动称正攀移，向下移动称负攀移。 二、位错的攀移 当空位扩散到位错的刃部，使多余半原子面缩短叫正攀移。 当刃部的空位离开多余半原子面，相当于原子扩散到位错的刃部，使多余半原子面伸长，位错向下攀移称为负攀移。 刃位错攀移示意图 二、位错的攀移 攀移与滑移不同： 1）攀移伴随物质的迁移，需要空位的扩散，需要热激话，比滑移需更大能量。 2）低温攀移较困难，高温时易攀移。在许多高温过程如蠕变、回复、单晶拉制中，攀移却起着重要作用。 3）攀移通常会引起体积的变化，故属非保守运动。 4）作用于攀移面的正应力有助于位错的攀移。 压应力将促进正攀移，拉应力可促进负攀移。 5）晶体中过饱和空位也有利于攀移。 （a）正刃型位错 （b）负刃型位错 刃型位错滑移 （a） （b） （c） （d） 刃型位错滑移导致晶体塑性变形的过程 （a）原始状态的晶体（b）（c）位错滑移中间阶段 （d）位错移出晶体表面，形成一个台阶 在切应力τ作用下，当原子做很小距离的移动时，螺位错本身向左移动了一个原子间距。 滑移台阶(阴影部分)亦向左扩大了一个原子间距