ch_晶體缺陷線缺陷位錯級

1、1會計學ch_晶體缺陷線缺陷位錯級晶體缺陷線缺陷位錯級金屬金屬理論切應力理論切應力實驗值實驗值切變模量切變模量Al38300.78624400Ag39800.37225000Cu64800.49040700-Fe110002.7568950Mg26300.39316400完整晶體滑移完整晶體滑移和和實際晶體滑移實際晶體滑移：完：完整晶體滑移的理論剪切強度要遠高整晶體滑移的理論剪切強度要遠高于實際晶體滑移的對應強度，實驗于實際晶體滑移的對應強度，實驗上所測得的臨界切應力遠小于計算上所測得的臨界切應力遠小于計算值。理論值大了約值。理論值大了約100010000倍。倍。從而促進了位錯理論的產生和發(fā)展

2、從而促進了位錯理論的產生和發(fā)展。（下頁表）（下頁表）Orowan把晶體的滑移過程比喻為把晶體的滑移過程比喻為蠕蟲的運動蠕蟲的運動。是上世紀材料科學最杰出是上世紀材料科學最杰出成就之一成就之一 晶體中位錯處的原子處于高能不太穩(wěn)定狀態(tài)，因此在切應力晶體中位錯處的原子處于高能不太穩(wěn)定狀態(tài)，因此在切應力作用下原子很容易移動。含有位錯晶體的滑移過程實質上是位作用下原子很容易移動。含有位錯晶體的滑移過程實質上是位錯的運動過程，此過程中原子實際的位移距離遠小于原子間距錯的運動過程，此過程中原子實際的位移距離遠小于原子間距，這種滑移要比兩個相鄰原子面整體相對移動（即剛性滑移），這種滑移要比兩個相鄰原子面整體相

3、對移動（即剛性滑移）容易得多。容易得多。（視頻（視頻dislocation motiondislocation motion）位錯在外力作用下的運動過位錯在外力作用下的運動過程。因此程。因此實際實際晶體滑移晶體滑移所需要的臨界切應力便遠遠小于剛性滑所需要的臨界切應力便遠遠小于剛性滑移，即晶體的實際強度比理論強度低得多。移，即晶體的實際強度比理論強度低得多。 如果交滑移后的位如果交滑移后的位錯再轉回和原滑移面錯再轉回和原滑移面平行的滑移面上繼續(xù)平行的滑移面上繼續(xù)運動，則稱為?？砂l(fā)運動，則稱為?？砂l(fā)生生交滑移交滑移。 ( (sjhysjhy) )。 對于螺型位錯，由于所有包含位錯線的晶面都可對于螺

4、型位錯，由于所有包含位錯線的晶面都可以成為它的滑移面，因此當某一螺型位錯在原滑移面以成為它的滑移面，因此當某一螺型位錯在原滑移面上運動受阻時，有可能從原滑移面轉移到與之相交的上運動受阻時，有可能從原滑移面轉移到與之相交的另一滑移面上繼續(xù)滑移，這一過程稱為另一滑移面上繼續(xù)滑移，這一過程稱為交滑移交滑移。 割階：曲折段垂直于位錯的滑移面時割階：曲折段垂直于位錯的滑移面時 扭折：曲折段在位錯的滑移面上時扭折：曲折段在位錯的滑移面上時bbbbb （ （1）AB為右螺位錯，為右螺位錯，CD為左螺位錯；為左螺位錯；BC為正刃位錯，為正刃位錯，DA為負刃位錯。為負刃位錯。 （3）在足夠大的切應力）在足夠大的

5、切應力作用下，位錯環(huán)上部將不斷沿作用下，位錯環(huán)上部將不斷沿x軸軸方向運動，下部將沿方向運動，下部將沿x軸負方向運動，這種運動必然使位錯環(huán)軸負方向運動，這種運動必然使位錯環(huán)個邊向位錯環(huán)的外側運動，使位錯環(huán)擴大。個邊向位錯環(huán)的外側運動，使位錯環(huán)擴大。 （4）在足夠大的正應力）在足夠大的正應力作用下，作用下，AB為右螺位錯，為右螺位錯，CD為左為左螺位錯，是不動的。位錯環(huán)的螺位錯，是不動的。位錯環(huán)的BC、DA將發(fā)生攀移。將發(fā)生攀移。BC為正為正刃位錯，沿刃位錯，沿-Y方向運動；方向運動；DA為負刃位錯沿為負刃位錯沿-Y方向運動。方向運動。 02022022ln4ln4cosln14sinrRKGbr

6、RGbrRvGbEEEseeeme0lnrRvEEeese1/電鏡下電鏡下Ti3Al中觀察到的位錯網，中觀察到的位錯網，15750 根據(jù)線張力性質，晶體中的根據(jù)線張力性質，晶體中的位錯具有一定的形態(tài)。位錯具有一定的形態(tài)。 在平衡狀態(tài)，即位錯不受任在平衡狀態(tài)，即位錯不受任何外力或內力作用時，單根位何外力或內力作用時，單根位錯趨于直線狀以保持最短的長錯趨于直線狀以保持最短的長度。當三根位錯連結于一點時度。當三根位錯連結于一點時，在結點處位錯的線張力互相，在結點處位錯的線張力互相平衡，它們的合力為零。平衡，它們的合力為零。 當晶體中的位錯密度很低時當晶體中的位錯密度很低時，它們在空間常呈網絡分布，它

7、們在空間常呈網絡分布，每三根交于一點，互相連結在每三根交于一點，互相連結在一起。一起。 保持位錯線彎曲所需的切保持位錯線彎曲所需的切應力與曲率半徑成反比應力與曲率半徑成反比, ,曲率曲率半徑越小半徑越小, , 所需的切應力越大所需的切應力越大, ,這一關系式對于位錯的運動這一關系式對于位錯的運動及增殖有著重要的意義。及增殖有著重要的意義。 位錯線張力在數(shù)量位錯線張力在數(shù)量上與單位長度的位錯能相等，上與單位長度的位錯能相等，但要注意兩者不同的物理意義但要注意兩者不同的物理意義和不同的量綱。和不同的量綱。 rbGbbfzr22121222222122222221231212yxyxyvbGbbfy

8、xyxxvbGbbfxxyyxx ( (圖圖3.323.32) ) 兩類兩類：（1 1）抽出型層錯）抽出型層錯：堆垛：堆垛順序表示為：順序表示為：“ABCACABCABCACABC” （2 2）插入型層錯）插入型層錯：堆垛：堆垛順序表示為：順序表示為：“ABCACBCABABCACBCAB” 堆垛層錯能堆垛層錯能： 為產生單位面積為產生單位面積層錯所需的能量。層錯所需的能量。 晶體中出現(xiàn)層錯的幾率與層錯晶體中出現(xiàn)層錯的幾率與層錯能有關，層錯能越高則幾率越小。能有關，層錯能越高則幾率越小。 )/(2mJ12161111321161102aaa11021012100aaa111611121123aaa11121112100aaa 如圖如圖3 3.40.40，利用，利用ThompsonThompson四面體可確定四面體可確定fccfcc結構中的結構中的位錯反應。位錯反應。 221bGbd 保持位錯線彎曲所需的切保持位錯線彎曲所需的切應力與曲率半徑成反比應力與曲率半徑成反比, ,曲率曲率半徑越小半徑越小, , 所需的切應力越大所需的切應