材料基础学习PPt6剖析知识分享.ppt

《材料基础学习PPt6剖析知识分享.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料基础学习PPt6剖析螺型位错的连续介质模型三个弹性力学假设：①小应变弹性变形，模型固体材料属于完全弹性体；②固体材料是连续的；③固体材料各向同性厚壁筒只有z方向的相对位移，因而只有两个切应变分量，没有正应变分量。两个切应变分量用圆柱坐标表示为：相应的切应力分量则为：其余七个应力分量均为零螺型位错应力场换算成以直角坐标表示的应力分量螺型位错的应力场有以下特点：①没有正应力分量。②切应力分量只与距位错中心的距离r有关。与位错中心距离相等的各点应力状态相同。距位错中心越远，切应力分量越小。当r→0时，τθz→∞，这显然与实际情况不符。这就是制造连续介质模型时挖

2、掉中心部分的原因。通常把r0取为0.5～1nm。7.4.1.3刃型位错的应力场刃型位错的连续介质模型三个弹性力学假设：①小应变弹性变形，模型固体材料属于完全弹性体；②固体材料是连续的；③固体材料各向同性刃型位错的应力场圆柱坐标系式中用直角坐标表达：刃型位错应力场具有以下特点：①正应力分量与切应力分量同时存在。②各应力分量均与z值无关，表明与刃型位错线平行的直线上各点应力状态相同。刃型位错应力场具有以下特点：③应力场对称于Y轴。④y=0时，σxx＝σyy＝σzz＝0，说明在X-Z面上没有正应力，只有切应力。刃型位错应力场具有以下特点：⑤y＞0时，σxx＜0，y＜

3、0时，σxx＞0。即：X-Z面上侧为压应力，下侧为拉应力。⑥x=y时，σyy及τxy均为零。7.4.2位错的应变能位错周围弹性应力场的存在增加了晶体的能量，这部分能量称为位错的应变能。从以上各应变能的公式可以看出：①位错的应变能与b2成正比，因此柏氏矢量的模│b│反映了位错的强度。│b│越小，位错能量越低，在晶体中越稳定。为使位错具有最低能量，b都趋向于取密排方向。②当r0r→0时，应变能→∞，这正好说明用连续介质模型导出的公式在位错中心区已不适用。③r0为位错中心区的半径，可以近似地认为r0≈b≈2.5×10-8cm；R是位错应力场最大作用范围的半径，在实

4、际晶体中受亚晶界的限制，一般可取R≈10-4cm。代入上述各式，则单位长度位错的应变能公式可简化为式中α是与几何因素有关的系数，为0.5～１7.4.3位错运动的动力与阻力7.4.3.1位错滑移的动力与阻力1、位错滑移的动力在切应力的作用下，晶体借其内部位错的移动而发生滑移，由于位错移动的方向总是与位错线相垂直，故可设想有一个垂直于位错线的作用力造成了位错的移动F=τdl·

5、b

6、f=F/dl=τ·

7、b

8、f是作用在单位长度位错上的力，它与外切应力τ和位错的

9、b

10、呈正比，其方向与位错线相垂直并指向滑移面的未滑移部分。由于各段位错线上的柏氏矢量都相同，故只要作用在晶体上

11、的切应力是均匀的，那么各段位错线所受力的大小也是相同的。必须指出：f的方向与切应力τ的方向往往是不同的如在纯螺型位错时，f的方向与τ的方向相互垂直2、位错滑移的阻力（派-纳力）当位错从位置“1”移动到位置“2”时，两侧原子排列要经过一个最不对称状态，即相当于需要越过一个能垒，这就意味着位错运动遇到了阻力，这种阻力就是点阵阻力。12图7.31位错滑动时核心能量的变化式中a为滑移面的面间距b即滑移方向上的原子间距τP-N虽然是在一系列的简化、假定条件下导出的，但在许多方面与实验结果符合得较好(1)对于简单立方结构，a=b，如取ν=0.3则可求得τP-N=3.6×

12、10-4G；如取ν＝0.35，则τP-N＝２×10-4G。这一数值比无位错的理想晶体的理论屈服强度(～G/30）小得多，并和临界分切应力的实测值具有同一数量级。(2)τP-N与(－a/b)成指数关系表明当a值越大，b值越小，即滑移面的面间距越大，位错强度越小，则派-纳力也越小，因而越容易滑移。由于晶体中原子最密排面的面间距最大，密排面上最密排方向上的原子间距最短，所以，位于密排面上且柏氏矢量的方向与密排方向一致的位错最容易产生滑移。位错的扭折运动波谷波峰波谷波峰位错线位错的扭折运动波谷波峰波谷波峰位错线位错的扭折运动波谷波峰波谷波峰位错线位错的扭折运动波谷波峰

13、波谷波峰位错线位错的扭折运动波谷波峰波谷波峰位错线位错的扭折运动波谷波峰波谷波峰位错线位错的扭折运动波谷波峰波谷波峰位错线位错的扭折运动波谷波峰波谷波峰位错线二、位错攀移的动力因为攀移需要原子扩散，所以较之滑移所需的能量更大。对于大多数金属，这种运动在室温下很难进行，但施加外力或升高温度可以促进其发生。如设垂直于半原子面的外加正应力为σ，利用虚功原理不难求出，单位长度刃型位错所受的攀移驱动力为式中b为位移强度，负号表示如果σ为拉应力，则fc指向下，如果σ为压应力，则fc指向上。7.4.4位错的线张力线张力是位错的一种弹性性质。位错的线张力T相似于液体的表面张

14、力它是以单位长度位错线的