晶体中的位错.ppt

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1、实在晶体结构中的位错在实在的晶体结构中，位错线可能有哪一些柏氏矢量取决于两方面，一方面是位错线本身的能量，位错线能量和b2成正比，因而，位错线的柏氏矢量尽可能取最短的矢量；另一方面看，如果位错的拍氏矢量不是取点阵的平移矢量，使得位错线移动后点阵中的原子会出现错排，这也使能量增加。所以，在实际的晶体结构中，稳定的位错的柏氏矢量大都是晶体点阵中最短的平移矢量。柏氏矢量为晶体点阵的单位平移矢量的位错称为全位错。晶体中可以有柏氏矢量不为点阵平移矢量的位错，这类位错称为部分位错（又称不全位错），部分位错所

2、伴随的错排面，称为堆垛层错，或简称层错。典型结构晶体的滑移系晶体结构稳定的柏氏矢量可能的柏氏矢量fcc<110>/2<100>bcc<111>/2,<100>hcp<1120>/3,<0001><1123>/3独立滑移系每一点的应变可用六个分量表示，但塑性形变保持体积不变，即11+22+33=0，故只有五个应变分量是独立的。，若有五个独立的滑移系开动的话，则靠这五个独立滑移系滑移量的调整可以使任一点获得任意的应变量。所谓独立的滑移系是指某一滑移系产生的滑移不能用所讨论的其它滑移系的滑移组合

3、来代替。晶体的滑移系中能互相搭配成五个独立的滑移系的组合数的多少是衡量晶体塑性大小的一个因素。对于面心立方晶体，{111}<110>滑移系含有12种滑移系，如果在这12种滑移系中任取五个，可选择的方式有：并非每一种搭配方式中所有五个滑移系都是独立的。面心立方的四个{111}组成四面体以(111)面展开成一个大的等边三角形。在这个三角形内，四个{111}面和六个<110>滑移方向都包括在其中，可以用它方便地讨论滑移系间是否互相相关。在(111)面上搭配三个滑移方向、和所构成的三个滑移系，如果这三个

4、滑移系都滑移相同的滑移量，则对应变的总贡献为零，它只相当于试样整体转动。这三个滑移系并非全部独立，只有两个是独立的。按如下方式放置一坐标系：以滑移面的法线为x2，滑移方向为x1，这个滑移系切变了角后，在x坐标系下提供的应变为：对晶体参考坐标系x，它与x坐标系间的坐标变换（Tij）为：Tijx1x2x3x11n1p1x22n2p2x33n3p3其中n是滑移面法向单位矢量，是滑移方向单位矢量。在晶体坐标系x下的应变张量为：即现讨论的三个滑移系的滑移面都是(111)，它的单位法

5、线矢量n的方向余弦都是，而滑移方向是<110>，所以i等于或者为0。把三个滑移系具体的ni和i值代入并相加，就获得三个滑移系切动相同的后所得的总应变t：这证明了这三个滑移系并非完全独立。以这三个滑移系为讨论基点，再在12个滑移系剩余的9个中任取两个组成五个滑移系组，可能的方式有按照类似的讨论，最后知道真正能构成5个完全独立的滑移系组的方式共有384种。面心立方能选择5个完全独立的滑移系的方式如此之多，说明面心立方晶体具有较高延展性的原因。体心立方金属，当滑移系为(110)<111>时，按

6、上面对面心立方晶体讨论相同的方法可知，这类滑移中能构成5个完全独立的滑移系组也共有384种。当滑移系为{112}<111>时，有648种构成五个完全独立的滑移系组；如果滑移系可在{110}及{112}面之间搭配，则可能有21252种（其中有一些是应去掉的）。虽然体心立方可构成的五个独立滑移系组方式如此多，体心方在低温时仍变脆，这种现象不能用独立滑移系的多少来解释。密排六方晶体，它的(0001)滑移系只有3种，并且它们只有两个是独立的。滑移系也有3组，其中也是只有两个是独立的。(0001)以及两种

7、滑移系也只共有4个独立滑移系，能构成4个独立滑移系的方式共有9种。同时，如果只有/3型柏氏矢量的位错开动，无论如何也不会在[0001]方向产生滑移分量，由此可以看出，六方晶体中很难凑成五个独立的滑移系组，因而六方晶体金属往往是延展性不高的。位错反应的Frank能量判据若一个柏氏矢量为b2和另一个柏氏矢量为b3的两个位错合成一个新位错，新位错的柏氏矢量为b1，从柏氏矢量应遵守的几何条件看，应该b1b2＋b3；从能量条件看，如果，位错是相互排斥的。相反，若，它们是相吸引的。的两个位错能结合的条件是

8、这称Frank判据。从几何看，当b(1)与b(2)的夹角是锐角时，两个位错是相排斥的；当b(1)与b(2)的夹角是钝角时，两个位错是相吸的。面心立方结构中的部分位错堆垛及堆垛层错面心立方结构的最密排面是{111}，面心立方结构是以{111}最密排面按一定的次序堆垛起来的。第一层{111}面上有两个可堆放的位置：和位置，在第二层只能放在一种位置，在面上每个球和下层3个球相切，也和上层3个球相切。第一层为A，第二放在B位置，第三层放在C位置，第四层在放回A位置。{111}面按…ABCABC…顺序