材料科学基础-§3-3 位错的运动.ppt

§3-3 位错的运动 一. 作用在位错上的力 F F τ τ τ τ 晶体在切应力的作用下，会发生滑移，也就是位错的运动，所以，可以假设在位错线垂直方向上作用一个力。 二. 位错的运动 位错的运动 滑 移 刃型位错的运动 螺型位错的运动 攀 移 滑 移 交滑移 位错在滑移面上受到垂至于位错线的作用力，当此力足够大，足以克服运动阻力时，位错便可以沿着作用力方向移动，这种沿着滑移面移动的位错运动称为滑移。 刃型位错的位错线还可以沿着垂直于滑移面的方向移动，刃型位错的这种运动称为攀移。 刃位错的滑移 1. 刃型位错的滑移 滑移面 滑移台阶 τ τ 刃位错的滑移 螺型位错的滑移： 螺位错也是在外加切应力的作用下发生运动； 位错移动的方向总是和位错线垂直； 运动位错扫过的区域晶体的两部分发生了柏氏矢量大小的相对运动(滑移)； 位错移过部分在表面留下部分台阶，全部移出晶体的表面上产生柏氏矢量大小的完整台阶。这四点同刃型位错。 刃、螺型位错滑移的比较： 因为位错线和柏氏矢量平行，所以螺型位错可以有多个滑移面，螺型位错无论在那个方向移动都是滑移，称为交滑移。 晶体两部分的相对移动量决定于柏氏矢量的大小和方向，与位错线的移动方向无关。 混合位错的运动 3. 混合位错的滑移 刃位错的攀移 （a）正攀移 （半原子面缩短） (b)未攀移 （c）负攀移 （半原子面伸长） 4. 刃型位错的攀移 §3-4 位错的应力场 一. 位错的应力场 晶体中存在位错时，位错线附近的原子偏离了正常位置，引起点阵畸变，从而产生应力场。 在位错的中心部，原子排列特别紊乱，超出弹性变形范围，虎克定律已不适用。中心区外，位错形成的弹性应力场可用各向同性连续介质的弹性理论来处理。 分析位错应力场时，常设想把半径约为0.5～1nm的中心区挖去，而在中心区以外的区域采用弹性连续介质模型导出应力场公式。 二. 螺型位错的应力场 如图，在圆柱体中心挖去r0圆柱形中心区后，然后沿XOZ面切开，并沿Z轴滑移一个柏氏矢量b，再把两个面粘结。 应力为： 应变为： 螺型位错应力场是径向对称的，即同一半径上的切应力相等。且不存在正应力分量。 直角坐标表示 特征： 1）只有切应力，无正应力。 2）τ的大小与r呈反比，与G、b呈正比。 3）τ与θ无关，所以切应力是轴对称的。 三. 刃型位错的应力场 如图，在圆柱体中心挖去r0圆柱形中心区后，然后沿XOZ面切开，并沿X轴滑移一个柏氏矢量b，再把两个面粘结。 其中： 2）有正、切应力，同一地点|σxx||σyy|，σyy较复杂，不作重点考虑。 3）y0, σxx0，为压应力 y0, σxx0，为拉应力 y=0, σxx=σyy=0，只有切应力。 y=±x，只有σxx、σzz 。 刃位错周围应力场的特点： 1）应力的大小与r呈反比，与G、b呈正比。 四. 位错的弹性应变能 位错的存在引起点阵畸变，导致能量增高，此增量称为位错的应变能，包括位错核心能与弹性应变能。其中弹性应变能约占总能量90%。 由弹性理论可知：弹性体变形时，单位体积内的应变能等于应力乘以其相应的应变的二分之一。?对于螺型位错，单位长度螺旋位错的弹性应变能为： ?对于刃型位错，单位长度的弹性应变能为：