对称倾侧小角度晶界的界面能课件.ppt

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1、§7-9实际晶体中的位错前面介绍了位错的一般性质，本节将讨论实际晶体中的位错，特别是面心立方晶体中的位错。一、面心立方晶体中的位错1、全位错定义：柏氏矢量为沿着滑移方向的原子间距的整数倍的位错。若沿着滑移方向连接相邻原子的矢量为s，则全位错的柏氏矢量b=ns，为正整数，一般n=1，此时位错的能量最低。FCC晶体的全位错的柏氏矢量应为b=a/2<110>，简写成b=1/2<110>。全位错的滑移面是{111}，刃型位错的攀移面（垂直于滑移面和滑移方向的平面）是{110}。图中FCC晶体的滑移面为(-111)晶面，柏氏矢量方向为[110]晶

2、向，b=1/2[110]；半原子面（攀移面）为(110)晶面，其堆垛次序为ababab…将滑移面(-111)水平放置，攀移面(110)则为垂直位置，FCC中刃型全位错如下图所示。由于形成位错时不能改变FCC的晶体结构，故在a层和b层之间必须插入b、a两层半原子面才能形成全位错。2、不全位错柏氏矢量小于滑移方向上的原子间距的位错称为分位错；大于原子间距，但不是整数倍的位错称为不全位错。实际研究中没有必要将它们细分，可以统称为不全位错。(1)Shockley分位错右图所示为FCC晶体的(111)晶面（纸面），注意ABC三层原子的位置，b1为

3、全位错柏氏矢量。当B层及以上原子由B位置滑移到B位置时，分两步进行需要的能量更小：BC，CB。如果上面的B层原子有一部分只滑移了第一步，而另一部分不滑动，这样在滑移了一次的区域和未滑移区域的边界处就形成了一个柏氏矢量小于滑移方向上原子间距的分位错，称其为肖克莱分位错（或不全位错）。根据其柏氏矢量与位错线的角度关系可以是纯刃型，纯螺型或混合型的。Shockley分位错的特点：(a)位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向，且小于孪生方向上的原子间距:(b)不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有层错区和无层错区的边界。(c)可以是刃型、螺型或

4、混合型。(d)只能通过局部滑移形成。即使是刃型Shockley不全位错也不能通过插入半原子面得到，因为插入半原子面不可能导致形成大片层错区。Shockley分位错的定义：在FCC晶体中位于{111}晶面上柏氏矢量为的位错。(e)即使是刃型Shockley不全位错也只能滑移，不能攀移，因为滑移面上部（或下部）原子的扩散不会导致层错消失，因而有层错区和无层错区之间总是存在着边界线，即肖克莱不全位错线。(f)即使是螺型肖克莱不全位错也不能交滑移，因为螺型肖克莱不全位错是沿〈112〉方向，而不是沿两个{111}面（主滑移面和交滑移面）的交线〈1

5、10〉方向，故它不可能从一个滑移面转到另一个滑移面上交滑移。Flash动画(2)扩展位错定义：将两个Shockley分位错、中间夹着一片层错的整个缺陷组态称为扩展位错。扩展位错的柏氏矢量：b=b1+b2=1/2<110>(3)Frank分位错但是除了通过局部滑移来形成层错区，也可以通过插入和抽出部分密排面的方式来形成局部层错区。这个有层错区与无层错区的边界即为Frank分位错，其柏氏矢量为b=1/3<111>，该矢量小于FCC晶体中〈111〉方向上的原子间距,所以也是不全位错。对应于插入半层密排面所形成的不全位错称为正弗兰克分位错；而抽

6、出型层错的不全位错称为负弗兰克分位错。Shockley分位错是有层错区和无层错区的边界，而层错区是通过局部滑移1/6<112>形成的。Frank分位错的特点：(a)位于{111}晶面上，可以是直线、曲线和封闭环，但是无论是什么形状，它总是刃型的。因为b=1/3<111>和{111}晶面垂直。(b)由于b不是FCC的滑移方向，所以Frank分位错不能滑移，只能攀移（只能通过扩散扩大或缩小）。不再是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有层错区和无层错区的边界。注意与Shockley分位错的特点进行比较。二、密排六方晶体和体心立方晶体中的位错同F

7、CC晶体一样，除存在全位错外，也有Shockley分位错和Frank分位错存在，但它们的结构（有关晶面和晶向）、柏氏矢量等各不相同。（略）§7-10位错反应由一个位错分解成几个新位错或由几个位错合成一个新位错的过程称为位错反应。一、位错自发反应的条件1、几何条件：即，新位错的柏氏矢量之和应等于反应前位错的柏氏矢量之和。2、能量条件：即，新位错的总能量应小于反应前位错的总能量。前面讲过位错的弹性能Eel=αGb2例如，FCC的全位错分解为Shockley分位错：bb1+b2反应式：符合计算能量：反应前：反应后：符合能量条件：所以此位错反

8、应可以自发进行。几何条件:二、Thompson四面体用于表示FCC晶体中的位错反应Thompson四面体在FCC晶胞中的位置：D点在坐标原点，其余顶点的坐标分别为，A(1/2,0,1/2)，B(0,1/2,