《位错的基本类型》课件.ppt

位错的基本类型晶体材料中的一种常见的缺陷。位错是晶体结构中原子排列的局部不规则，通常由应力和塑性变形引起。

什么是位错？完美晶体理想状态下，晶体结构由原子在三维空间中规则排列而成，形成完美的晶格结构。晶格缺陷现实情况中，晶体结构中存在各种缺陷，例如原子排列不规则，空缺等，影响材料的性质。位错位错是晶体结构中的一种线性缺陷，是晶体中的原子排列发生局部错位，是材料塑性变形的主要原因。

位错的重要性塑性变形位错是晶体材料发生塑性变形的主要原因。材料强度位错的运动会降低材料的强度，但是可以利用位错的运动来提高材料的强度。材料韧性位错的存在会使材料更具韧性，因为它们能够吸收能量。材料性能位错的运动会影响材料的电学、热学、磁学和光学性能。

位错的发现历史位错概念的提出是材料科学发展史上的一个重要里程碑。11934年英国物理学家G.I.泰勒21939年德国物理学家E.奥罗万31939年美国物理学家M.伯格斯三位科学家独立提出位错的概念，并通过理论分析阐明了位错的性质和作用。这一发现为人们理解金属的塑性变形机制提供了重要的理论基础，也为材料科学的进一步发展奠定了基础。

位错的分类1边位错晶格中出现额外的半平面，形成边位错，柏氏矢量垂直于位错线。2螺旋位错晶格中的原子沿螺旋方向排列，形成螺旋位错，柏氏矢量平行于位错线。3混合位错边位错和螺旋位错的组合，柏氏矢量与位错线呈一定角度。

边位错边位错是指位错线垂直于滑移方向的位错，其柏氏矢量平行于位错线。边位错可以看作是晶体中额外插入或缺少一个半原子平面的结果，形成一个附加的半原子平面，称为“错位面”。

螺旋位错螺旋位错是一种重要的位错类型，其柏氏矢量平行于位错线。螺旋位错的形成是由于原子在晶体结构中的螺旋形排列，类似于螺旋楼梯。螺旋位错的运动导致材料的塑性变形，也与晶体生长和材料的强化机制有关。

混合位错混合位错是边位错和螺旋位错的组合，具有两个分量。混合位错的柏氏矢量既不平行于位错线也不垂直于位错线。混合位错的运动可以表现为滑移和攀移，并且与晶体结构和应力场有关。

位错与晶体结构理想晶体结构晶体结构由规则排列的原子构成，形成完美的晶格。晶格缺陷位错是一种晶格缺陷，打破了完美的晶格排列，造成局部畸变。

位错的几何描述1位错线位错在晶体中的路径2滑移面位错运动发生的晶面3柏氏矢量位错产生的晶格畸变4位错走向位错线在滑移面上的方向位错的几何描述是理解其性质和行为的关键。它涉及位错线的路径、滑移面、柏氏矢量和位错走向等方面。通过深入理解这些几何特征，我们可以预测位错的运动方式、相互作用以及对材料性能的影响。

位错的线矢量位错线方向位错线矢量表示位错线的方向。线矢量垂直于滑移面位错线矢量通常与柏氏矢量垂直。描述位错运动线矢量可以用来描述位错的运动方向。

柏氏矢量方向描述了位错运动所产生的原子位移方向。它反映了位错错位原子所移动的距离和方向。每个位错都有唯一的柏氏矢量，这对于理解位错的特性至关重要。大小柏氏矢量的大小表示了位错错位原子的移动距离。它通常用晶格常数的整数倍来表示。晶格类型柏氏矢量的具体数值取决于晶体的类型和晶格结构，以及位错的种类。

位错的走向11.位错线方向位错线的走向是指位错线在晶体中的方向。22.柏氏矢量方向柏氏矢量的方向是指位错的滑移方向。33.位错线与柏氏矢量夹角位错的走向与柏氏矢量之间的夹角决定了位错的类型，例如边位错或螺旋位错。44.位错线与滑移面夹角位错线与滑移面之间的夹角影响位错的运动方向。

位错的弛豫应力场的影响位错周围的晶格发生畸变，形成应力场。该应力场会影响周围晶格的原子排列，导致弛豫。能量最小化弛豫是一种能量最小化的过程。晶格会调整原子排列，以减小应力场带来的能量。原子扩散弛豫过程可能涉及原子的扩散。原子可能会从高应力区域移动到低应力区域，以减小应力。弛豫区弛豫区域是指位错周围发生原子排列调整的区域。弛豫区域的大小取决于位错类型和材料的特性。影响因素位错弛豫受到多种因素的影响，包括温度、应力水平、材料的弹性常数和晶格结构等。

位错的运动1滑移位错在滑移面上运动，受到晶体结构的影响。2攀移位错运动改变滑移面，需要点缺陷参与。3交滑移位错运动改变滑移方向，通常伴随着滑移。

位错的相互作用1吸引力不同符号的位错相互吸引，因为它们可以降低体系的总能量。当它们相遇时，它们会相互湮灭。2排斥力相同符号的位错相互排斥，因为它们会增加体系的总能量。当它们相遇时，它们会相互绕过或相互交叉。3钉扎位错运动会受到晶体缺陷（如杂质原子、沉淀物或晶界）的阻碍。这些缺陷会起到钉扎作用，阻止位错的运动。

位错对材料性能的影响强度和硬度位错的存在会降低材料的强度和硬度。位错可以移动，导致材料发生塑性变形。位错的密度越高，材料的强度和硬度越低。延展性和韧性位错的运动使材料在受到外力时能够