位錯理論2-位錯的運動

1、位錯理論II位錯的運動位錯的運動朱旻昊朱旻昊材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點實驗室材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點實驗室20062006年年3 3月月2位錯的滑移位錯的滑移位錯的攀移位錯的攀移位錯運動對晶體體積的影響位錯運動對晶體體積的影響3Slip of dislocation位錯的滑移位錯運動的主要方式位錯滑移的定義：l位錯線在它和柏氏矢量 構(gòu)成的晶面上的移動。位錯滑移模型：l位錯是靠位錯線上的原子或附近畸變區(qū)的原子，逐排逐排地移動而進(jìn)行的。l與經(jīng)典剛性滑移模型（理論剪切強度）存在顯著差異。l可解釋晶體剪切強度的實驗數(shù)據(jù)。4Slip of dislocation5Slip plane位錯滑移面與晶體滑移面的關(guān)

2、系：l位錯線和位錯滑移面可滑移面l晶體滑移面原子密排面易滑移面只有在可滑移面上的位錯才可能進(jìn)行滑移。只有當(dāng)可滑移面同時又是易滑移面時，滑移才容易進(jìn)行。6Slip plane對刃位錯：只有一個確定的滑移面l因為： ds. 僅決定1個平面l若此滑移面是晶體滑移面，滑移在很小的外加切應(yīng)力作用下很容易進(jìn)行；否則需要較大外力作用。7Slip plane對螺位錯：l因為： ds. 決定無數(shù)個平面l所以：易發(fā)生交滑移。8Slip direction位錯的滑移方向l位錯線的滑移方向是位錯線的法向l又因為：總有 t t的方向l刃型位錯：滑移方向與外力t t和 一致；正、負(fù)刃位錯的滑移方向相反。910Slip d

3、irection位錯的滑移方向l位錯線的滑移方向是位錯線的法向l又因為：總有 t t的方向l螺型位錯：滑移方向與外力t t和 垂直；左、右螺位錯的滑移方向相反。1112Slip direction位錯的滑移方向l位錯線的滑移方向是位錯線的法向l又因為：總有 t的方向l混合位錯：滑移方向與外力t和 成一夾角。13Slip of dislocation14Slip of dislocation15Slip of dislocation位錯滑移量與晶體滑移量的關(guān)系l一個位錯掃過滑移面后，相對滑移了l產(chǎn)生切應(yīng)變：l若N個位錯同時滑移，第N個位錯掃過的面積為Sil此時位錯引起的變形量為：l對N個位錯：d

4、zbibdxdySiibdxdySi1617l設(shè)位錯平均長度為l，平均移動距離為Dyl所以：l所以總切應(yīng)變?yōu)椋簓lNSniiD1bdxdyylNDbybdxdydzyNldzbdxdyylNDDD1byD18位錯的滑移位錯的滑移位錯的攀移位錯的攀移位錯運動對晶體體積的影響位錯運動對晶體體積的影響19Climb of dislocation位錯攀移定義：l位錯在垂直于滑移面上的方向上運動。l實質(zhì)：是多于半原子面在垂直于位錯線的方向上擴張或縮小。攀移的實現(xiàn)：l通過原子或空位的轉(zhuǎn)移。l只有刃位錯才能實現(xiàn)。20Climb of dislocation正攀移：l原子從多于半原子面轉(zhuǎn)移至別處l空位轉(zhuǎn)移至多

5、于半原子面下端負(fù)攀移：相反21Climb of dislocation攀移的影響因素：l由于攀移需原子擴散，因此不能整條位錯線同時攀移，只能一段一段地進(jìn)行位錯線的攀移過程使位錯線形成折線l因攀移時原子擴散需要提供熱激活，所以T攀移；一般低溫下，攀移困難。22Climb of dislocation攀移的影響因素：l作用于多于半原子面上的應(yīng)力為拉應(yīng)力時促進(jìn)位錯線發(fā)生負(fù)攀移；l作用于多于半原子面上的應(yīng)力為壓應(yīng)力時促進(jìn)位錯線發(fā)生正攀移。l過飽和空位促進(jìn)位錯攀移。23位錯的滑移位錯的滑移位錯的攀移位錯的攀移位錯運動對晶體體積的影響位錯運動對晶體體積的影響24位錯運動：小結(jié)位錯運動：小結(jié)位錯運動的結(jié)果：不引起晶體結(jié)構(gòu)的變化，只引起晶體缺陷組態(tài)與分布的變化l一旦位錯運動移走晶格畸變消失25位錯運動引起的晶體體積變化位錯運動引起的晶體體積變化設(shè)柏氏矢量為 的位錯：長度為dl，在法向為 的晶面上掃過dD的距離所以：dDdlVDbn26位錯運動引起的晶體體積變化位錯運動引起的晶體體積變化討論1：即： 在 的方向上無分量（如圖中刃位錯）位錯的保守（守恒）運動：位錯運