第三章--晶体缺陷.pptVIP

第 三 章 晶 体 缺 陷 （二）——柏氏矢量、位错的运动 二、柏氏矢量 1. 柏氏矢量（Burgers vector）的确定： (1)?选定位错线的正方向(ξ)一般选定出纸面的方向为位错线的正向。 (2) 在实际晶体中作柏氏回路（Burgers circuit） (3) 在完整晶体中按(2)中相同方向和步数作回路。回路不封闭，由终点向起点作矢量，即为柏氏矢量。 刃型位错的柏氏回路示意图 刃型位错完整的柏氏回路 刃位错的柏氏回路 螺型位错的柏氏回路示意图 螺型位错完整的柏氏回路 2.用柏氏矢量判断位错类型 用柏氏矢量判断位错类型: (1)? 刃型位错 ξe⊥be 右手法则:食指指向位错线方向，中指指向柏氏矢量方向，拇指指向代表多余半面子面位向，向上为正，向下为负。 (2)? 螺型位错 ξs∥bs 正向（方向相同）为右螺旋位错，负向（方向相反）为左螺旋位错。 (3)? 混合位错 柏氏矢量与位错线方向成夹角φ 刃型分量be 螺型分量bs 用矢量图解法表示位错:数量积、向量积等 3. 柏氏矢量的特性 柏氏矢量的物理意义: 是一个反映位错性质以及由位错引起的晶格畸变大小的物理量。 柏氏矢量特性: (1)?用柏氏矢量可以表示位错区域晶格畸变总量的大小。柏氏矢量可表示位错性质和取向，即晶体滑移方向。 柏氏矢量越大，位错周围晶体畸变越严重。 (2)?柏氏矢量具有守恒性。即一条位错线的柏氏矢量恒定不变。 (3)?柏氏矢量的唯一性。即一根位错线具有唯一的柏氏矢量。 4.?柏氏矢量表示法: 立方晶系中 b=（a/n）[uvw] ，其大小成为位错强度，用 模表示 ，模的大小表示该晶向上原子间的距离。 三、位错的运动 基本形式:滑移和攀移 滑移（slip）:在一定的切应力的作用下，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，足以克服位错运动时受到的阻力时，位错便可以沿着滑移面移动，这种沿着滑移面移动的位错运动称为滑移。 攀移（climb）：刃型位错的位错线还可以沿着垂直于滑移面的方向移动， 除滑移和攀移还有交割（cross/interaction）和扭折（kink） 1、位错的滑移 位错的滑移(slipping of disloction): 任何类型的位错均可进行滑移. (1) 刃位错的滑移过程：?∥b、b⊥?、滑移方向⊥ ?、滑移方向∥b，单一滑移面。 螺型位错的移动方向与b垂直。此外因螺型位错b 与t平行，故通过位错线并包含b的随所有晶面都可能成为它的滑移面。当螺型位错在原滑移面运动受阻时，可转移到与之相交的另一个滑移面上去，这样的过程叫交叉滑移，简称交滑移。 小技巧：判断位错运动方向 判断位错运动后，它扫过的两侧的位移方向：根据位错线的正向和柏氏矢量以及位错运动方向来确定位错扫过的两侧滑动的方向。可用右手定则判断：食指指向位错线正方向，中指指向位错运动方向，拇指指向沿柏氏矢量方向位移的那一侧的晶体。 位错的滑移特征 2. 位错的攀移 位错的攀移(climbing of disloction) :在垂直于滑移面方向上运动 攀移的实质:刃位错多余半原子面的扩大和缩小. 刃位错的攀移过程:正攀移,向上运动；负攀移, 向下运动 注意：只有刃型位错才能发生攀移；滑移不涉及原子扩散，而攀移必须借助原子扩散；外加应力对攀移起促进作用，压（拉）促进正（负）攀移；高温影响位错的攀移 练习1如图，位错环的柏氏矢量正好处于滑移面上。（1）判断各段位错线的性质。（2）在图中所示切应力的作用下，位错线将如何移动。（3）该位错环运动出晶体后，晶体的外形将发生怎样的改变。 练习2晶面上有一位错环，确定其柏氏矢量，该位错环在切应力作用下将如何运动？ Ⅲ.Example: 3. 位错的交割 位错的交割（cross）： （1）割阶与扭折（jog and kink） 割阶：曲折段垂直于位错的滑移面时 扭折：曲折段在位错的滑移面上时 注：①刃型位错的割阶仍为刃型位错,扭折为螺型位错。螺型位错的割阶和扭折均为刃型位错。 ②刃型位错的扭折是一可动螺位错，割阶也是一可动的刃位错。螺型位错的扭折是可动的刃型位错,割阶是不可动的刃型位错。 结论： ① 运动位错交割后,可以产生扭折或割阶,其大小和方向取决与另一位错的柏氏矢量,其方向平行,大小为其模,但具原位错的柏氏矢量。如果另一位错的柏氏矢量与该位错线平行,则交割后该位错线不出现曲折。 ② 所有割阶都是刃位错,而扭折可以是刃位错,也可以是螺位错。交割后曲折段的方向取决与位错相