[物理]ZJ-晶体缺陷.ppt

平衡浓度的推导 假设条件: （1）晶体体积保持常数，不随温度而变；每个缺陷的能量 与温度无关； （2）缺陷间没有相互作用，彼此独立无关； （3）空位及间隙原子的存在不改变点阵振动的本征频率。 与点缺陷有关的能量与频率 空位形成能：DEv 原子-〉晶体表面 =电子能+畸变能 第二部分 位错概念与位错几何 刃位错攀移示意图 实际的位错常常是混合型的，介于刃型和螺型之间。 位错的高分辨图像 位错的明场像原理 典型的位错明场像照片 柏氏矢量的确定 Burgers Vector 各种位错的柏氏矢量 柏氏矢量的物理意义 柏氏矢量的守恒性 柏氏矢量的表示法 柏氏矢量的大小和方向可用它在晶轴上的分量-------点阵矢量， 来表示 在立方晶体中， 可用于相同的晶向指数来表示： 第三部分 位错力学 位错的应力场：应力张量 应力张量：二阶张量 螺型位错的应力场 螺型位错的应力场的特点 只有切应力分量，无体积变化 应变、应力场为轴对称 1/r 规律；r-0, 应力无穷大，不合实际情况，不适合中心严重畸变区。此规律适用于所有位错！ 刃型位错的应力场 刃型位错应力场的特点 同时存正、切应力分量， 正比于Gb 各应变、应力只是（x, y)的函数，平面应变 多余半原子面所在平面为对称平面 滑移面上无正应力、切应力达最大值 上压下拉 Anywhere 特征分界线 x = +-y, txy, tyy 在其两侧变号， 其上则为零 位错的应变能 位错应变能的特点 位错的线张力 线张力: 为了降低能量，位错自发变直，缩短长度的趋势 T=dE/dl T= aGb2 （a=0.5~1.0） * 组态力 趋向于能量较低的状态，没有施力者 * 线张力的意义： a. 使位错线缩短变直 b. 晶体中位错呈三维网状分布 作用在位错上的力 位错运动方向⊥位错线 =〉 假想力作用于位错上 虚功原理：=〉 滑移力： Fd=tb t：作用在滑移面上、指向柏氏矢量b的剪应力 * 永远⊥位错线 攀移力：Fy = -sxxb ⊥位错线，也⊥ b（刃位错或刃型分量） 位错间的作用力 通过彼此的应力场实现： F1-2 = t1-2b2 两刃位错间作用力的讨论（一） 两刃位错间作用力的讨论（二） 两任意平行位错间作用力 第四部分 位错运动与实际晶体中的位错 位错的运动（一） 位错的运动（二） 位错的运动（三） 位错的交割（一） 螺位错运动过后晶体两部分的相对运动方向 假设滑移面左侧晶体不动，请判断正负螺位错在不同的方向运动后，右侧晶体的运动方向。 vc: 晶体右侧运动方向；vd： 位错运动方向 螺旋起点、终点在已滑过区域有利于判断。 位错的交割（一） 位错的交割（二） 位错的交割（三） 割阶与纽折（Jog and Kink） 位错密度 位错密度：单位体积中的位错线的总长度。 r = L/V （1/cm2）（1） r= nl/lA = n/A （2） （面积A中所见的位错线数目） （2）（1） 宏观应变率与位错运动速率及密度的关系 位错的生成 晶体缓慢生长过程中产生的位错： 1。成分不同=〉晶块点阵常数不同=〉位错过渡 2。晶块偏转、弯曲=〉位相差=〉位错过渡 3。晶体表面受到影响=〉台阶或变形=〉产生位错 快速凝固=〉过饱和空位=〉聚集=〉位错 热应力=〉界面和微裂纹处应力集中=〉局部滑移=〉位错 位错的增殖 事实上：密度增加，可达4-5 个数量级 位错必有增殖！ 螺位错双交滑移增殖 比Frank-Read源更有效! 实际晶体中的位错 简单立方晶体：柏氏矢量 = 点阵矢量 实际晶体：柏氏矢量 = ，, 点阵矢量 典型晶体结构中的单位位错的柏氏矢量 实际晶体中的堆垛顺序 不全位错：与堆垛层错有关 堆垛层错: 实际晶体中的密排面的正常堆垛顺序遭到破坏 实际晶体中的堆垛顺序：密排原子面按一定顺序堆垛而成。 面心立方：ABCABCABC…; DDDDD.... 密排六方：ABABABAB…；D▽ D▽… 堆垛层错（一） 堆垛层错（二） 层错能 形成层错几乎不产生点阵畸变，但会破毁晶体的正常周期完整性= 晶体能量升高 增加的能量称为“堆垛层错能”或“层错能”（J/m2) 层错能越低，层错出现的几率越大，越易观察到，例如奥氏体不锈钢中。 不全位错 不全位错：堆垛层错与完整晶体的分界线（b