【材料课件】线缺陷部分（学生邮箱）

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1、第6次课位错理论的提出当作用在完整晶体某晶而、某晶向的外切应力T达到某临界分切应力时，晶体滑移面上/下的两层原子而便开始滑动。假设下层原子而不动，上层原子而沿着切应力方向平移。这个平移通过1、2、3、4…各列原子，依次滑移一个平衡位置完成的（经过2・lb到2・lc状态）。图2・lb是滑移过程中的一个状态。这时，1、2两列原子已经完成滑移，3、4、5各列原子虽开始滑移，但还未达到平衡位置，6、7、8各列尚未滑移。这样，滑移面便分为已滑移区和未滑移区。已滑移区和未滑移区的界限（3、4、5列原了），即泄义为位错。位错是晶体中的

2、一维缺陷。就是说，缺陷区是细长的管状区域，管内的原子排列是混乱的，破坏了点阵的周期性。位错的概念是1934年（泰勒Taylor,奥罗万0rowan和波浪依Polanyi三人在同年提出）提出的。当时只是一种设想，直到50年代从实验中观察到位错。诱发原因：由于有许多试验现象很难用完整晶体的模型来解释。其中最大一个矛盾就是晶体的实际强度远远低于其理论强度。6.1局部滑移概念：如果晶体的一部分区域发生了一个原子间距的滑移，另一部分区域不滑移,已经滑移区和未滑移区的边界不可能是一条几何上的“线”，而是一个过渡区。在此区域内，原子的

3、相对位移从1个原子间距逐渐减至0。这样，在过渡区内原子排列就不规则（非周期性排列），因而滑移面两边的就不可能“对齐”，必然出现严重的“错配”。这个原子错配的过渡区便称为位错。特点：过渡区只有几个或十几个原子间距的宽度，而长度却达到晶体的宏观尺寸。6.2分类(1)刃型位错一位错线垂直于滑移方向。特点：存在一个对称的半原子面。也可以看成是通过在完整晶体中插入半个原子面而形成的。正刃型位错一附加原子面位于滑移面上方；负刃型位错一附加原子面位于滑移面下方。(2)螺型位错一位错线平行于滑移方向示意图左旋螺位错：符合左手螺旋规则右旋

4、螺位错：符合右手螺旋规则无论将晶体如何放置也不可能使左旋变成右旋。(3)混合位错一位错线和滑移方向成任意角度(X。当位错线即不平行、又不垂直于滑移方向时，可以将晶体的滑移(滑移面两边的相对位移a)分解为平行于边界的位移分量acosa和垂直于边界线的分量asinoc,也就是将位错看成由螺型位错和刃型位错混合而成的，故称为混合位错。纯刃型和螺型位错中位错线是直线形状，混合位错却可能是直线、曲线和封闭曲线。位错的起源：材料在凝固、固态冷却、外延生长等都可能形成位错凝固过程形成位错的原因：（1）“仔晶”或其他外来晶核表面（包括容

5、器壁）上的位错或其他缺陷直接“长入”正在凝固的晶体中（2）在不同部位成核和长大的晶体（如树枝晶）由于位向不同在相遇时界面原子必然“错配”形成位错急冷过程中形成位错的原因：（1）当固体从接近熔点的温度急冷时得到大量（过饱和）的空位，这些空位可以通过扩散聚集成大的空位团，空位团又进一步坍塌成空位片一一位错环。（2）由于温度梯度、杂质等以因素引起内应力，导致各部分晶体收缩不均匀而形成位错。（3）由于冷却过程中发生再结晶或固态相变，使晶界或相界上原子错排而形成界面位错。（4）在非常高的外加应力作用下无缺陷的均匀晶体也可能形成位错

6、。第6次课位错的普遍定义与柏格斯矢量1柏格斯回路定义一Burgerscircuit是在有缺陷的晶体中围绕缺陷区将原子逐个连接而成的封闭回路。（图）2滑移矢量：晶体在滑移时过程中，在滑移面的滑移方向上，任一原子从一个位置移向另一位置所引起的矢量。31939年，柏格斯提出用晶体的滑移矢量表示位错引起的晶体畸变的方法，把形成一个位错滑移矢量定义为这个位错的矢量，叫柏格斯矢量。N图14博格斯回路和博格斯矢量（a包含位错的柏氏回路，b完整晶体中柏氏回路，不封闭段为MQ,柏氏矢量为b=QM。4为了判断柏格斯回路中包含的缺陷是点缺陷还

7、是位错，只需要在无缺陷的完整晶体中按同样的顺序将原子逐个连接。如果能得到一个封闭的回路，那么原来的柏氏回路中包含的缺陷是点缺陷。如果在完整晶体中的对应回路不封闭(即起点和终点不重合)，则原柏氏回路中包含的缺陷是位错。这时为了使回路封闭还需要增加一个向量b,如图所示，b便称为位错的柏格斯矢量或简称柏氏矢量。(终点到起点方向)5柏氏矢量的表不方法:一定的柏氏矢量或滑移矢量，可用一个固定的符号b=ka［uvw］表示。如对于而心立方晶体而言,从晶胞原点［000］向(001)晶面的鲸胞面心［1/2,1/2,0］所引出的矢量,在X,

8、Y,Z三轴上的分量依次为a/2、a/2/、0,市它所表示的柏氏矢量的符号为：B=［a/2、a⑵、0］=a/2［110］其中［uvw］农示滑移方向，模的大小为b=

9、/?

10、=^(kau)2+(kav)2+(kaw)2=ka^lu2+v2+w25晶体中位¥昔的柏氏矢量的变化规律：变化不连续，不能任意取向和取值。原因：对一定