晶体缺陷3 位错的运动与弹性性质.pptxVIP

第三章 晶体缺陷;第二节 位 错;2.2、位错的运动与弹性性质; 位错在晶体中运动有两种方式：滑移和攀移，其中滑移最为重要。;图 刃型位错与螺型位错的滑移;图 螺型位错滑移导致晶体塑性变形的过程; 位错的滑移是在切应力作用下进行的，只有当滑移面上的切应力分量达到一定值后位错才能滑移。;螺位错的交滑移; 由于混合位错可以分解为刃型和螺型两部分，因此，混合位错在切应力作用下，也是沿其各线段的法线方向滑移，并同样可使晶体产生与其柏氏矢量相等的滑移量。;2、位错的攀移;;（3）影响位错攀移的因素 ①温度 攀移是通过原子的扩散而实现的（而滑移不涉及原子的扩散）；由于空位的数量及其运动速率对温度十分敏感，因此位错攀移是一个热激活过程。 ②应力 外加应力对位错有促进作用，但切应力是无效的，只有正应力才会协助位错实现攀移；压应力有助于正攀移，拉应力有助于负攀移。;二、位错运动的交割;2、割阶与扭折 两个位错交割时，每个位错上都要产生一个新的小段位错。当交割产生的小段位错不在所属位错的滑移面上时，则成为位错割阶；如果小段位错位于所属位错的滑移面上，则成为位错扭折。 刃型位错的割阶部分仍为刃型位错，扭折部分为螺型位错。 螺型位错的割阶与扭折均为刃型位错。 扭折与原位错线在同一滑移面上，可随主位错线一道运动，几乎不产生阻力；扭折在线张力作用下易消失。 割阶与原位错线不在同一滑移面上，除攀移外不能随主位错线一道运动，成为位错运动的障碍，称割阶硬化。;两根互相垂直的刃型位错的交割（柏氏矢量互相垂直）;(1) 两个柏氏矢量互相垂直的刃型位错交割;(2) 两个柏氏矢量互相平行的刃型位错交割;(3) 刃型位错与螺型位错的交割;(4) 螺型位错与螺型位错的交割;三、位错的弹性性质;图 位错的连续介质模型 （a）螺位错（b）刃位错;（1）螺位错的应力场 螺型位错周围只有一个切应变：γθz＝b/2πr 相应的各应力分量分别为 用直角坐标表示 ;螺位错的应力场的特点?? 只有切应力分量，正应力分量全为零，这表明螺型位错不引起晶体的膨胀和收缩。 螺型位错所产生的切应力分量只与r有关（成反比），而与θ，z 无关。只要r一定，τθz就为常数。因此，螺型位错的应场是轴对称的，即与位错等距离的各处，其切应力值相等，并随着与位错距离的增大，应力值减小。 r→0时，τθz→∞，显然与实际情况不符，这说明上述结果不适用位错中心的严重畸变区。 ;（2）刃位错的应力场;刃位错的应力场的特点： 同时存在正应力分量与切应力分量，而且各应力分量的大小与G和b成正比，与r成反比。 各应力分量都是ｘ，ｙ的函数，而与ｚ无关。这表明在平行与位错的直线上，任一点的应力均相同。 在滑移面上，没有正应力，只有切应力，而且切应力τxy 达到极大值。 正刃型位错的位错滑移面上侧为压应力，滑移面下侧为拉应力。 x＝±y时，σyy，τxy均为零，说明在直角坐标的两条对角线处，只有σxx。 ;2、位错的应变能;位错的总能量与位错线的长度成正比，因此为降低能量，位错线有缩短变直的倾向。故在位错线上存在一种使其变直的线张力Ｔ。这个线张力在数值上等于位错应变能。;4、作用在位错上的力;四、位错与其他缺陷的交互作用;2、位错与其它位错的交互作用 （1）位错的应力场对其他位错也产生一个作用力，使位错发生运动，以降低体系的自由能。 （2）同一滑移面上两根平行刃型位错的互相作用也与螺型位错一样，同号位错互相排斥，异号位错互相吸引。 （3）位错墙。一系列同号位错在垂直于滑移面的方向排列起来，上方位错的拉应力场与下方位错的压应力场相重叠而部分抵消。;本节重点与难点