材料科学基础-3晶体缺陷课件.ppt

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1、材料科学基础第3章晶体缺陷合肥工业大学材料学院宣天鹏3.1点缺陷3.1.1点缺陷的形成3.1.2点缺陷的平衡浓度晶体的组态熵增值△Sc=kln[(N+n)!]/N!n!当N和n非常大时，可用Stirling公式Lnx!≈xlnx-x所以：△Sc=k[(N+n)ln(N+n)–NlnN-nlnn]△F=n(Ev-T△Sv)-kT[(N+n)ln(N+n)–NlnN-nlnn]平衡时，当N远大于n时，lnN/n≈(Ev-T△Sv)/kT分子分母同乘于NA，C=Aexp(-Qv/RT)Qf=NAEv，是形成1摩尔空位所需作的功，即空位形成能。气体常数R

2、=kNA间隙原子平衡浓度C′=n′/N′=A′exp(-Ev′/kT)由于Ev′≈（3～4）Ev，所以，C′要比C小得多。间隙原子平衡浓度3.1.3点缺陷的运动3.2位错原子发生错排时，在某一方向是几百到上万个原子间距，另外两个方向仅有3-5个间距位错对金属强度、相变影响显著泰勒认为位错在切应力作用下的运动完成晶体塑性形变的滑移过程3.2.1位错的基本类型和特征1.刃型位错演示2.螺型位错J:晶体缺陷第1章动画螺位错.wmv演示演示刃型位错和螺型位错的异同点刃型位错螺型位错类型正⊥、负┬左、右多余的半排原子面有无位错线与滑移矢量关系垂直平行

3、位错线形状直线、折线、曲线、环直线滑移面（由位错线与滑移矢量决定）位错线⊥滑移矢量构成、唯一位错线∥滑移矢量构成、有限多位错线运动方向与滑移矢量关系（晶体滑移方向）平行垂直应力、应变性质有正应力（变）、切应力（变）（上半部受压、下半部受拉）仅有切应力（变）位错线滑移的结果在滑移面上沿滑移矢量方向产生一个原子间距的台阶3.混合位错4.位错的重要性质（1）位错线不能中止的晶体内部。（2）若中止在晶体内部，必然与其它位错线相连。（3）若不与其它位错线相连，则在晶体内部形成闭合位错环。3.2.2柏氏矢量1.柏氏矢量的确定刃位错的右手法则2.柏氏矢量的物

4、理意义3.柏氏矢量的特性b1=b2+b34.柏氏矢量的表示方法★b=a/n，n为正整数；★若b1=a/n[u1v1w1]，b2=a/n[u2v2w2]b=b1+b2=a/n[u1v1w1]+a/n[u2v2w2]=a/n[u1+u2v1+v2w1+w2]★︱b︱=a/n(u2+v2+w2)1/23.2.3位错的运动1.刃位错的滑移和攀移刃位错的攀移2.螺位错的滑移在切应力作用下，异号位错运动方向相反，滑移效应相同。同一滑移面上的异号位错如果相遇，位错消失，刃型、螺型位错都是如此。刃型位错线的方向与柏氏矢量方向垂直，与位错线运动方向垂直，

5、与切应力方向垂直。最终扫出晶体，在与位错线垂直方向上形成一个b台阶。螺型位错线的方向与柏氏矢量方向平行，与位错线运动方向垂直，与切应力方向垂直。最终扫出晶体，在与位错线平行方向上形成一个b台阶。刃型位错线的攀移是半排原子面向上移或下移一个前者称为，后者称为，是在应力作用下进行的。3.混合位错的滑移4.位错环的运动6.运动位错的交截割阶：垂直于原滑移面上的折线。扭折：位于原滑移面上的折线。割阶及扭折的大小和方向均与对方的b相同，一般扭折可动，割阶不可动。6.1两个柏氏矢量相互垂直刃位错的交截柏氏矢量相互垂直刃位错交截XY对AB作用AB对XY作用产生

6、台阶PP′XY∥b2，2根位错交截后，在位错XY上不会产生割阶。台阶方向b1台阶大小︱b1︱台阶柏氏矢量b2台阶所在面与原滑移面关系不同类型PP′⊥b2；刃型、割阶台阶的可动性一般不可动6.2两根柏氏矢量相互平行刃位错的交截柏氏矢量相互平行刃位错交截XY对AB作用AB对XY作用产生台阶PP′QQ′台阶方向b1b2台阶大小︱b1︱︱b2︱台阶柏氏矢量b2b1台阶所在面与原滑移面关系相同相同类型PP′∥b2；螺型、扭折QQ′∥b1；螺型、扭折台阶的可动性可动，最终拉直消失可动，最终拉直消失6.3柏氏矢量相互垂直刃、螺位错交截柏氏矢量相互垂直刃、螺位错

7、交截BB′(螺)对AA′(刃)作用AA′(刃)对BB′(螺)作用产生台阶MM′NN′台阶方向b2b1台阶大小︱b2︱︱b1︱台阶柏氏矢量b1b2台阶所在面与原滑移面关系不同相同类型MM′⊥b1；刃型、割阶NN′⊥b2；刃型、扭折台阶的可动性不可动可动，最终拉直消失6.4柏氏矢量相互垂直两根螺位错交截柏氏矢量相互垂直两根螺位错交截BB′对AA′作用AA′对BB′作用产生台阶MM′NN′台阶方向b2b1台阶大小︱b2︱︱b1︱台阶柏氏矢量b1b2台阶所在面与原滑移面关系不同不同类型MM′⊥b1；刃型、割阶NN′⊥b2；刃型、割阶台阶的可动性不可动不可

8、动4.扭转、割阶的大小和方向取决于另一根位错的柏氏矢量。3.2.3位错的弹性性质1.位错的应力场正应力：σxx，σyy，σzz切应力：