位错理论1-位错的结构.ppt

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1、位错理论I——位错的结构朱旻昊材料先进技术教育部重点实验室2目录位错理论之序滑移和位错刃型位错螺型位错柏氏矢量及其守恒性混合位错3发展历史19世纪初：观察到滑移线，对晶体缺陷的认识具有启蒙作用1926年（Frankel）：估算了晶体的理论剪切强度1934年（Polanyi、Taylor、Orowan）：分别、几乎同时提出位错的概念——里程碑尤其Taylor将位错与滑移联系在一起1939年（Burgers）：提出柏氏矢量，并引入螺位错1947年（Cottrell）：研究溶质原子与位错的交互作用，满意解释了低碳钢的屈服现

2、象1950年（Frank、Read）：提出塑性变形的位错增殖机制20世纪50年代后期：TEM观察到了位错的存在与运动4晶体的理论剪切强度TheoreticalShearstrengthofCrystal刚性移动5晶体的理论剪切强度TheoreticalShearstrengthofCrystal两列原子间的结合能近似为正弦函数：使两列原子滑移的临界切应力（Fx）为：设两列原子间滑移面积（S）一定因为极值6所以：当x很小时，又因为x很小，两列原子讲发生的弹性应变为根据胡克定律所以：7对于简单立方晶体：l＝a所以：修正后

3、有：比实际高3~4个数量级差距很大！8目录位错理论之序滑移和位错刃型位错螺型位错柏氏矢量及其守恒性混合位错9SlipandDislocation10SlipandDislocation位错定义1:已滑移区和未滑移区的界限11SlipandDislocation12SlipParameters滑移面＝密排面BCC：{110}FCC：{111}HCP：{0001}滑移方向＝密排方向BCC：<111>FCC：<110>HCP：<1120>13目录位错理论之序滑移和位错刃型位错螺型位错柏氏矢量及其守恒性混合位错14EdgeD

4、islocation刃型位错的原子组态15EdgeDislocation刃型位错的结构ABCD面为滑移面：在t作用下发生滑移EFGH面左：已滑移区EFGH面右：未滑移区EFGH面：多余半原子面EF：刃型位错中心（刃型位错是以EF为中心的直径为3~4个原子间距的管道）16EdgeDislocation含有刃型位错的晶体刃型位错的多余半原子面17EdgeDislocation含有刃型位错的晶体18EdgeDislocation刃型位错的分类：多余半原子面在滑移面上：正刃位错“┴”多余半原子面在滑移面下：负刃位错“┬”19

5、EdgeDislocation刃型位错的基本特点：位错线（dislocationline）是多余半原子面和滑移面的交线，但位错线不一定就是直线直线折线位错环20EdgeDislocation刃型位错的基本特点：刃位错的点阵畸变相对于多余半原子面是左右对称的对于正刃位错：滑移面上部位错线周围原子受压，向外偏离平衡；滑移面下部位错线周围原子受拉，向内偏离平衡。21EdgeDislocation刃型位错的基本特点：位错线垂直于滑移矢量b22目录位错理论之序滑移和位错刃型位错螺型位错柏氏矢量及其守恒性混合位错23ScrewD

6、islocation螺型位错的结构ABCD面为滑移面：在t作用下发生滑移EF：位错线24ScrewDislocation螺型位错附近两层原子面间原子移动情况25ScrewDislocation螺型位错周围的原子排列26ScrewDislocation螺型位错周围的原子排列以CD为中心，半径3~4个原子间距地管道27ScrewDislocation与螺型位错垂直的晶面情况28ScrewDislocation含螺型位错的晶体29ScrewDislocation螺型位错的分类按螺旋方向：左螺位错右螺位错判断方法：用拇指表示

7、位错线方向用食指和中指围绕拇指，表示与位错线垂直的晶面向前旋转的方向符合左手——左螺位错；符合右手——右螺位错30ScrewDislocation螺型位错的基本特点位错线一定是直线位错线附件，滑移面上下两个原子面相对移动距离随着与位错中心的不同而不同螺位错形成后所有原来与位错线垂直的晶面将由平面变成以位错线为中心的螺旋面滑移矢量平行于位错线31ScrewDislocation螺型位错露头处生长卷线的形成32目录位错理论之序滑移和位错刃型位错螺型位错柏氏矢量及其守恒性混合位错33BurgersVector1939年J.

8、M.Burgers提出柏氏矢量及其表示方法：出发点：利用晶体滑移地量来表示位错引起的晶格畸变定义：柏氏矢量——就是晶体在滑移过程中，在滑移面的滑移方向上任一原子从一个位置移向另一个位置所引起的矢量表示：b＝ka[uvw]34BurgersVectorE.g.:Fcc晶体在（1-11）[110]滑移系，从[0,0,0]到[1/2,1/2,0]即在