实际晶体中的位错.pptxVIP

实际晶体中的位错第1页/共36页 单位位错的柏氏矢量一定平行于各自晶体的最密排方向。面心立方结构：b为a/2110，体心立方结构： b为a/2111密排六方结构： b为a/31120第2页/共36页 纸面为滑移 面(111)，左侧为未滑移区，右侧为已滑移区，均属正常堆垛，在已滑移区和未滑移区的交界处存在一个单位位错。当位错线在滑移面扫过之后，滑移面上下的原子排列整齐如旧。单位位错滑移时，不破坏滑移面上下原子排列的完整性，因此单位位错又称为完整位错。第3页/共36页 FCC中全位错滑移时原子的滑动路径B层原子的滑动分两步：B→C→B第4页/共36页 如图中FCC晶体的滑移面为(111)晶面，柏氏矢量方向为[110]晶向，b=1/2[110]；半原子面(攀移面)为(110)晶面，其堆垛次序为ababab… FCC晶体的全位错的柏氏矢量应为b=a/2110，简写成b=1/2110。全位错的滑移面是{111}，刃型位错的攀移面（垂直于滑移面和滑移方向的平面）是{110}。[112]第5页/共36页 将滑移面(111)水平放置，攀移面(110)则为垂直位置，FCC中刃型全位错如图所示。由于形成位错时不能改变FCC的晶体结构，故在a层和b层之间必须插入b、a两层半原子面才能形成全位错。第6页/共36页 (2)不全位错 在实际晶体中，存在的柏氏矢量小于最短平移矢量(即最近邻的两个原子间距)的位错叫部分位错。柏氏矢量不等于最短平移矢量的整数倍的位错叫不全位错。 不全位错沿滑移面扫过之后，滑移面上下层原子不再占有平常的位置，产生了错排，形成了堆垛层错(Stacking fault)。在密排面上，将上下部分晶体作适当的相对滑移，或在正常的堆垛顺序中抽出一层或插入一层均可形成层错。第7页/共36页 第8页/共36页 第9页/共36页 金属中出现层错的几率与层错能的大小有关。在层错能高的材料如铝中，则其中看不到层错；在层错能低的材料如奥氏体不锈钢或α黄铜中，可能形成大量的层错。见表7-4。 层错破坏了晶体中正常的周期性，使电子发生额外的散射，从而使能量增加，但是层错不产生点阵畸变，因此层错能比晶界能低得多。第10页/共36页 对于多层(111)面按ABCABC…顺序堆垛而成的FCC晶体，B层原子滑移到C位置时就形成了一层层错，增加了晶体的层错能。如果层错能较小，则B层原子会停留亚稳的C位置；若层错能较大，则B原子会连续滑移两次而回到B位置。 FCC中全位错滑移时原子的滑动距径B层原子的滑动分两步：B→C→B第11页/共36页 Shockley分位错的定义： 在FCC晶体中位于{111}晶面上柏氏矢量为b=a/6112 的位错。 晶体中的层错区与正常堆垛区的交界即是不全位错。在面心立方晶体中，存在两种不全位错，即是肖克莱(Shockley)不全位错和弗兰克(Frank)不全位错。第12页/共36页 肖克莱(Shockley)不全位错(刃型)的结构 位错线左侧的正常堆垛区的原子由B位置沿柏氏矢量b2滑移到C位置，即层错区扩大，不全位错向左滑移。肖克莱不全位错可以是刃型、螺型和混合型。肖克莱不全位错可以滑移。第13页/共36页 Shockley分位错的特点： (a) 位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向，且小于孪生方向上的原子间距: (b) 不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有层错区和无层错区的边界。 (c) 可以是刃型、螺型或混合型。 (d) 只能通过局部滑移形成。即使是刃型Shockley不全位错也不能通过插入半原子面得到，因为插入半原子面不可能导致形成大片层错区。 (e) 即使是刃型Shockley不全位错也只能滑移，不能攀移，因为滑移面上部（或下部）原子的扩散不会导致层错消失，因而有层错区和无层错区之间总是存在着边界线，即肖克莱不全位错线。第14页/共36页 (f ) 即使是螺型肖克莱不全位错也不能交滑移，因为螺型肖克莱不全位错是沿〈112〉方向，而不是沿两个{111}面（主滑移面和交滑移面）的交线〈110〉方向，故它不可能从一个滑移面转到另一个滑移面上交滑移。第15页/共36页 面心立方晶体中的Frank位错 除局部滑移外，通过抽出或插入部分{111}面也可形成局部层错。如(a)图，从无层错区{111}面中抽出部分{111} 面，堆垛次序由ABCABCABC…变为ABCABABC …，从而产生了局部层错，其层错区与正常堆垛区交界就是Frank位错。 其柏氏矢量为b=a/3