位错之间的交互作用位错产生应力场精.pptxVIP

位错之间的交互作用位错产生应力场精第1页/共51页 1.2.3.6 位错之间的交互作用：位错产生应力场，场与场之间存在相互作用。位错之间的相互作用对位错的分布和运动影响很大。(1) 两个平行螺位错之间的作用：在(0,0)和(r,θ)有两个平行于z轴的螺位错S1,S2，其柏氏矢量为b1,b2。第2页/共51页 (2) 离子晶体中的位错：图6-61为NaCl晶体中的刃型位错。图例中的滑移面为(110)，柏氏矢量为b= (1/2)[110] ，纸面为(001)面，图a和图b为相邻原子面。第3页/共51页 第4页/共51页 从上图可以看出离子晶体中位错的特点：1) 滑移面不一定是最密排面，但柏氏矢量仍为最短的点阵矢量。如NaCl的主滑移面是{110}，其次是{100}，偶尔也有{111}，{112}等，但柏氏矢量都为b=110a/2。2 ) 刃位错的附加半原子面是包括两个互补的附加半原子面。3) 刃位错滑移时没有离子移动，因而露头处的有效电荷不改变符号。第5页/共51页 S1在(r,θ)处的应力场为τθ2=Gb1/2πr，S2在此应力场中受力：fr=τθzb2=Gb1b2/2πr (1-15)fr的方向为矢径r的方向。同理，S1也受到S2的应力场作用，大小与fr相等，方向相反。当b1与b2同向(同号位错)时，fr0，为斥力；若b1与b2反向(异号位错)，则fr0，为吸力。第6页/共51页 (2) 两个平行刃位错之间的作用力：在坐标原点及(x,y)处有两个平行于z轴的同号刃位错，其柏氏矢量b1,b2都与x轴平行。由于两个位错位于平行于O-xz平面的滑移面上， 所以在b1位错的应力场中，只有τyx和σxx对b2位错有作用(1-9)。第7页/共51页 τyx使b2位错受到沿x轴方向的滑移力：fx=τyxb2=Gb1b2x(x2-y2)/2π(1-ν)(x2+y2)2 (1-16)σxx使b2位错受到沿y轴方向的攀移力：fy=-σxxb2=Gb1b2y(3x2+y2)/2π(1-ν)(x2+y2)2 (1-17)fx和fy都以指向坐标轴正向为正。第8页/共51页 fx是引起滑移的力。fy是使b2位错沿y轴攀移的力。当两个位错同号时，相互作用力为斥力，两个位错在y轴方向远离；当两个位错异号时，相互作用力为吸力，两个位错在y轴方向上靠近，(进而相接而消失)。第9页/共51页 1.2.3.7 位错的增殖、塞积与交割(1) 位错的增殖：晶体中的位错数量在一定条件下会自发增多，称之为位错增殖，能使位错增殖的地方称为增殖源。位错增殖有多种机制，其中最重要的是Frank-Read源，间称F-R源。第10页/共51页 如图，滑移面上的位错CD的两端分别与位错AC，BD相接，因为AC，BD不在滑移面上，所以难以运动。于是C，D两点成了固定节点。当外加切应力τ作用时，CD将受到作用力f=τb的作用，但因为两端固定而只能向前弯曲第11页/共51页 位错的受力与变形第12页/共51页 当F使位错弯曲时，位错两端的线张力Tensile将产生一个指向曲率中心的恢复力。若位错弯曲后的长度为ds，曲率半径为r，ds所对应的圆心角为dθ，则位错线稳定时的驱动力F与恢复力平衡：Fds=2Tsin(dθ/2)，当dθ很小时，sin(dθ/2) ≈dθ/2；而且ds=rdθ，所以有： F=T/r (1-18)第13页/共51页 由于线张力在数值上应等于单位长度的应变能，即：T=W=αGb2。弯曲位错的α为1/2，因此位错线的平恒半径r=T/F=T/τb。或者说，使位错弯曲到半径为r时所需要的切应力为：τ=T/br=(Gb2/2)/br=Gb/2r当位错线弯曲为半圆时具有最小曲率半径rmin=CD/2，此时的平衡切应力为：τ=τmax=T/brmin=Gb/2rmin (1-19)第14页/共51页 第15页/共51页 当位错线弯曲成半圆时，r=rmin=CD/2，维持平衡所需要的切应力为：τ=τmax=T/brmin=Gb/2 (1-19)τmax就是F-R源启动所需要的切应力。因为当τ≤τmax时，位错线处于稳定状态，而当ττmax时，位错线在失衡状态下不断扩展。扩展时各点的移动线速度相同，但角速度不同。离C.D点越近角速度越大。位错线两端将绕C.D卷曲(图d).第16页/共51页 在位错线弯曲扩展过程中，位错线上各点的性质发生变化：图e中若2,6两点为负刃位错，则4点为正刃位错；而1,5两点为