线缺陷+面缺陷.ppt

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1、3.3线缺陷位错晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。用于解释晶体的塑性变形。位错的提出：τm=104~105MPa实际金属单晶：切变强度值间的巨大差异，使人们认识到:一般金属理论切变强度：1~10MPa晶体的滑移也并非刚性同步实际晶体结构并非理想完整τττ1934年Taylor、Polanyi、Orowan三人几乎同时提出晶体中位错的模型。2.相比于刚性滑移，小距离的弹性偏移容易实现。实测临界切应力低的原因？位错附近的原子因错排而能量较高，容易运动；透射电镜下观察到的位错线1956年，晶体错位被实验观察所证实，位错理论得到广泛接受。3.3.2位错的类

2、型及性质根据原子的滑移方向和位错线取向的几何特征，位错可分为：刃位错螺位错混合位错一、位错的类型刃型位错（edgedislocation）滑移面：ABCD半原子面：EFGH位错线：EFEF线犹如砍入晶体的一把刀的刀刃EF,晶体已滑移部分和未滑移部分的交线位错线:刃位错:（1）正刃型位错:分类：半原子面在滑移面上方.用“┴”表示半个原子面在滑移面下方.（2）负刃型位错:用“┬”表示。2.螺型位错ABCDBC线以右为已滑移区，以左为未滑移区。螺形位错示意图BC线两侧的上下两层原子都偏离了平衡位置，围绕着BC连成了一个螺旋线.分类：拇指:螺旋面前进方向其余:螺

3、旋面旋转方向左旋:右旋:被BC线所贯穿的平行晶面变成以BC线为轴的螺旋面。右手法则左手法则二、位错的性质2.位错不能中断于晶体内部。位错及畸变区是一条半径为3～4个原子间距的管道；在表面露头；终止于晶界和相界；与其他位错相交；自行封闭成环。1.形状：不一定是直线3.3.3位错的表征--柏氏矢量1.柏氏矢量的物理意义柏氏矢量，b，反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。（b越大，位错周围的点阵畸变越严重）2.柏氏矢量的确定方法按右手法则做柏氏回路。（1）先确定位错的方向，（一般规定位错线垂直纸面时，由纸面向外为正）MNOPQ（2）在实际晶体中，避开位错附近的

4、严重畸变区作一闭合回路，回路每一步连结相邻原子。刃型位错柏氏矢量的确定(a)有位错的晶体MNOPQMNOPQ刃型位错柏氏矢量的确定(a)有位错的晶体(b)完整晶体（3）按同样方法在完整晶体中做回路。MNOPQMNOPQ刃型位错柏氏矢量的确定(a)有位错的晶体(b)完整晶体（4）这时终点和起点不重合，由终点到起点引一矢量QM，即柏氏矢量b。柏氏矢量螺型位错柏氏矢量的确定(a)有位错的晶体(b)完整晶体柏氏矢量螺型位错3.柏氏矢量b的特征b与起点的选择无关;与路径也无关。(一根不可分叉的任何形状的位错只有一个b)b具有守恒性。利用b与位错线t的关系,可判定位

5、错类型。b∥tb⊥t刃型位错3.3.4位错的运动一、位错的易动性位错为什么易动？毛毛虫爬行二、位错运动的方式1.滑移：位错沿滑移面的移动。位错运动到晶体表面时，整个上半部晶体相对下半部刃型位错的滑移移动了一个柏氏矢量。2.晶体滑移方向与位错运动方向一致。特征：刃型位错的滑移1.刃型位错滑移面唯一；（螺位错可有多个滑移面）一.位错运动与晶体结构的关系？位错沿原子密排面及密排方向的运动最容易。原子排列最紧密地平面被认为是滑移面，最密排方向被认为是滑移方向。2.攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。分类：正攀移——原子面上移，空位加入空位运动引起的攀移（正

6、攀移）间隙原子运动引起的攀移（负）负攀移——原子面下移，原子加入多余半原子面通过空位（原子）扩散而缩短(或伸长)。2.所需能量不同，位错攀移的实质：滑移与攀移的区别：3.螺型位错没有攀移运动。1.运动方向不同；（平行/垂直于滑移面）攀移需要更大的能量；？3.4面缺陷特定表面上晶体的平移对称性终止或间断。材料的表面晶界相界3.4.1晶体的表面表面原子的另一侧无固体中原子的键合，配位数少,有空悬的化学键。表面悬空键：石墨烯片层示意图体相原子表面原子悬空键悬空键的存在，导致表面原子偏离正常位置，并影响邻近的几层原子，造成点阵畸变，使其能量高于晶体内部。表面悬空

7、键对晶体的影响：晶体表面单位面积能量的增加。（比）表面能：表面能具有各向异性吗？原因？体相原子表面原子悬空键表面具有易吸附性体相原子表面原子悬空键纳米材料催化…团聚?3.4.2晶界晶体结构相同空间取向不同晶界两侧晶粒关系:一.晶界的结构根据相邻晶粒的位向差，分为小角度晶界大角度晶界共格界面(特殊)小角度晶界基本上由一系列刃位错组成。1.小角度晶界θ小角度晶界示意图相邻晶粒位向差θ很小，一般小于10。结构：晶界中位错排列越密，则位向差愈大。特点：相邻晶粒位向差较大，一般大于10。2.大角度晶界大角度晶界示意图不能用位错模型，关于大角度晶界的结构说法不一

8、。结构及特点：晶界可视为2—3(5)个原子的过渡层。晶界部分的原子排列尽管有其规