FH3-34晶体缺陷.ppt

材料科学基础 第三章 晶体结构缺陷 第三节 位错的运动 金属塑性变形机理: 一、作用在位错上的力 二、位错的运动 （2）螺位错的滑移 螺型位错向后移动，右边晶体向下移动一柏氏矢量。 刃、螺型位错滑移的比较： ②螺型位错： 位错线和柏氏矢量平行， 可以有多个滑移面， 无论在哪个方向移动 都是滑移。 滑移系：滑移面和此面上的一个滑移方向 ③螺位错的交滑移 螺位错的滑移面不唯一，是包含该位错线的 一组晶体学晶面。 （111）（4个） （3）位错环的运动 （1）A,B为异号刃位错，后部的半原子面在上方向后移动；前部的半原子面在下方，向前运动。 （2）C,D为异号螺位错，左边向左，右边向右运动； （3）其他为混合位错，均向外运动。 2.刃位错的攀移运动 刃位错在垂直于滑移面方向上的运动。 第四节 位错的应力场 一、位错的应力场 一对平行刃位错和螺位错的应力场： 二、位错的应变能 三、位错的线张力 刃型位错与螺型位错有什么异同点 不同点： （1）刃型位错具有一个额外的半原子面，螺型位错无； （2）刃位错必须与滑移方向垂直，也垂直于滑移矢量;而螺型位错线与滑移矢量平行，位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直。 （3）刃型位错的滑移线不一定是直线，可以是折线或曲线；而螺位错的滑移线一定是直线。 （4）刃位错的滑移面只有一个，其不能在其他面上进行滑移；而螺位错的滑移面不是唯一的。 （5）刃位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变；而螺位错只有切应变而无正应变。 相同点：二者都是线缺陷。 应力分布特点： （1）有正应力和切应力分量。 只有?xx 只有切应力 只有 正应力 （2）应力与距位错线的距离r成反比，与z无关。 （3）y=0, 只有切应力， 正应力＝0。 x=0，切应力＝0。 （4）y=±x, 只有?xx。 只有?xx 只有切应力 只有 正应力 Y0时，σxx0, 滑移面上方受压； Y0时，σxx0, 滑移面下方受张。 无相同的应力分量 位错周围原子偏离平衡位置，处于较高能量状态； 高出的能量称为位错的应变能，或简称位错能。 E0：位错中心，畸变严重， E0占1/10～1/15， 计算复杂，可忽略。 Ee：位错应变能主要是弹性应变能Ee 。 E=E0+Ee 单位体积弹性能=（应力×应变）/2 单位长度的圆柱弹性能： 螺位错弹性应变能: R是晶体的外径， r0是位错核心的半径。 则： Ee=αGb2 Ee：单位长度位错的弹性应变能，和b2成正比。 刃位错:Ee=αGb2/(1-?) G----材料的剪切模量。 α----常数，螺位错：取0.5； 刃位错：取1.0。 刃位错的弹性应变能比螺位错大50％。 Ee=αGb2 b最小的地方/Ee最小，位错越稳定/最易形成位错。 滑移最易在密排方向上发生， 就是由于此方向上b比较小。 （1）为减小应变能， 位错b尽量小。 （2）为减小弹性应变能，位错趋向缩短，弯曲的位错线有变直的趋向，好像沿位错线两端作用了一个线张力T。 （3）位错环会收缩， 甚至消失。 （4）线张力和位错的能量在数量上是等价的。 T=E=αGb2 R是位错线曲率半径，曲线的张力是T，2Tsin(d?/2) =dF.dS= ?b?Rd? →→T=?b?R 根据T=E=αGb2 (弯曲位错线，α＝0.5) 则? = Gb/2R. 使位错弯曲的?： 刃位错:Fd ∥ ?,b的方向. b⊥位错线 螺位错:Fd ⊥?,b的方向, b ∥位错线 一、作用在位错上的力 (1)刃型位错的滑移 二、位错的运动 （2）螺型位错的滑移 晶体两部分的相对移动量决定于b的大小和方向， 与位错线的移动方向无关。 螺型位错的交滑移 刃位错的攀移运动 Fd ⊥位错线,?∥b ∥滑移方向, 小结：第三节 位错的运动 一、位错的应力场 螺位错的应力场：没有正应力分量，只有切应力分量。 Ee=αGb2 刃位错应力分布特点： Ee=αGb2 二、位错的应变能 T=E=αGb2 三、位错的线张力 ? = Gb/2R. 小结：第四节 位错的应力场 * * 任课教师：付华 Fundamentals of Material Science 第一节 点缺陷 第二节 位错的结构 第三节 位错的运动 第四节 位错的应力场 第五节 位错与晶体缺陷间的交互作用 第六节 位错的增殖、塞积与交割 第七节 实际晶体中的位错 刃位错: 柏氏矢量与位错线垂直。 (正刃和负刃型位错) 螺位错: