《金属学原理》第3章晶体缺陷.pptx

;一点缺陷;;2.点缺陷的形成原因:;;(2)杂质缺陷;;造成点阵畸变，内能升高，热力学不稳定。

熵值增大，增加热力学稳定性。;点缺陷平衡浓度的推导;平衡时，自由能最小，即（?ΔF;4.点缺陷的运动;;;刃型位错示意图;刃型位错的特征;2.螺型位错;螺型位错的特征;3.混合位错;混合位错线附近原子滑移透视图;晶体中的位错环;4.柏氏矢量;N;螺型位错的柏氏矢量的确定;b;刃型位错:;;b1=b2+b3;C）柏氏矢量的表示方法;3.2.3位错的运动;刃位错的运动;位错的滑移特点;2.攀移;;3.运动位错的交割;;;;;位错交割后，每根位错线上都可能产生一扭折或割阶，其大小和方向取决于另一个位错的柏氏矢量，但是具有原位错的柏氏矢量

所有的割阶都是刃型位错，而扭折可以是刃型，也可以是螺型;按割阶高度分为三种：

高度约1~2个原子，螺型位错可以把割阶脱走（a）；

高度20nm以上，位错两端间距远，相互作用小，可以独自滑移，并以割阶为轴，在滑移面上旋转（c）；

高度在前两者中间，位错不能拖着割阶运动，在外力

下，位错线弯曲，在后面留下异号的刃型位错线（b）。

为降低应变能，这种位错可以断开而留下一个长的位错环，而位错线回复到带割阶的状态，而长的位错环又分裂成小的位错环，这是形成位错环的机制之一;位错交割后的特性;

交割;3.2.4位错的弹性性质;螺型位错的连续介质模型;;刃型位错的连续介质模型;刃型位错的应力分量; y=0时，σxx=σyy=σzz=0，说明在滑移面上，没有正应力，只有切应力，而且切应力τxy达到极大值。

y＞0时，σxx＜0；而y＜0时，σxx＞0。这说明正刃型位错的位错滑移面上侧为压应力，滑移面下侧为张应力。

在应力场的任意位置处，|σxx|＞|σyy|。

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，而且在每条对角线的两侧，τxy(τyx)及σyy的符号相反。;位错的能量分为两部分：

位错中心的畸变能+位错应力场引起的弹性应变能

位错中心畸变能占总应变能的1/10左右，可以忽略

单位长度刃型位错的应变能;位错的应变能Wtot;;位错的线张力;需要指出，位错的线张力不仅驱使位错变直，而且也是晶体中位错呈三维网络分布的原因。因为位错网络中相交于同一结点的诸位错，其线张力处于平衡状态，从而保证了位错在晶体中的相对稳定性。

当位错受切应力τ而弯曲为曲率半径r时，线张力将产生一指向曲率;作用在位错的力;此功也相当于作用在位错上的力F使位错线移动ds距离所作的功，即dW=F·ds，联合dW=(τdA)·b=τdlds·b。可解得;但如果对晶体加上一正应力分量，显然，位错不会沿滑移面滑移，然对刃型位错而言，则可在垂直于滑移面的方向运动，即发生攀移，此时刃位错所受的力也称为攀移力。;位错间的交互作用力;位错s2在位错s1的应力场作用下受到的径向作用力为;b.两平行刃型位错的交互作用;两个同号平行的刃型位错，滑移力fx随位错e2所处的位置而变化，它们之间的交互作用归纳如下：

当︱x︱︱y︱时，若x0，则fx0;若x0，则fx0，这说;当x=0时，即位错e2处于y轴上时，fx=0，位错e2处于稳定平衡位置，一旦偏离此位置就会受到位错e1的吸引而退回原处，使位错垂直地排列起来。通常把这种呈垂直排列的位错组态称为位错墙，它可构成小角度晶界。

当y=0时，若x0，则fx0;若x0，则fx0。此时fx的绝对值和x成反比，即处于同一滑移面上的同号刃型位错总是相互排斥的，位错间距离越小，排斥力越大。

至于攀移力fy，由于它与y同号，当位错e2在位错e1的滑移面上边时，受到的攀移力fy是正值，即指向上；当e2在e1滑移面下边时，fy为负值，即指向下。因此，两位错沿y轴方向是互相排斥的。;异号位错;两平行刃型位错沿柏氏矢量方向的交互作用力

上图综合地展示了两平行刃位错间的交互作用力fx与距离x之;3.2.5 位错的生成和增殖;2．位错的生成;F-R位错源增殖位错的示意图;为使F－R源动作，外应力需克服位错线弯曲时线张力所引起的阻力;螺位错双交滑移形成F-R源

螺型位错双交滑移后，形成刃型割阶，不能与原位错一起向前运动，使对原位错产生“钉扎”作用，使原位错在滑移面上滑移时成为一个F－R源;3.2.6实际晶体结构中的位错;2．堆垛层错;;体心立方晶体密排面为{110}和{100}

堆垛只能是ABABAB···不可能有堆垛层错

但是在{112}面堆垛顺序是周期性的

立方结构中相同指数的晶面与晶向是相互垂直的。

所以可沿[-11-2]方向观察(-11-2)面的堆垛顺序为ABCDEFAB···

当{112}面堆垛顺序发生差错时，可产生ABCDCDEFA···堆垛层错;形成层错时几乎不产生