第3章晶體缺陷-點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)

1、第第3 3章章 晶體缺陷晶體缺陷材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容3.1 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷3.2 位錯(cuò)位錯(cuò)3.3 表面及界面表面及界面第第3 3章章 晶體缺陷晶體缺陷v引引 言言1、晶體缺陷、晶體缺陷(Defects in crystals)定義：定義：實(shí)際晶體都是非完整晶體，晶體中原子排實(shí)際晶體都是非完整晶體，晶體中原子排列的不完整性稱為晶體缺陷。列的不完整性稱為晶體缺陷。2、缺陷產(chǎn)生的原因、缺陷產(chǎn)生的原因（1）晶體生長(zhǎng)過(guò)程中受到外界環(huán)境中各種復(fù)雜）晶體生長(zhǎng)過(guò)程中受到外界環(huán)境中各種復(fù)雜因素的不同程度的影響；因素的不同程度的影響；（2）晶體形成后還會(huì)受到外界各種因素的作用

2、。）晶體形成后還會(huì)受到外界各種因素的作用。3、缺陷對(duì)晶體性能的影響、缺陷對(duì)晶體性能的影響力學(xué)性能：力學(xué)性能：如強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等；如強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等；物理性能：物理性能：如電阻率、擴(kuò)散系數(shù)等、比容、比熱容；如電阻率、擴(kuò)散系數(shù)等、比容、比熱容；化學(xué)性能：化學(xué)性能：如耐蝕性等；如耐蝕性等；冶金性能：冶金性能：如固態(tài)相變等；如固態(tài)相變等；工藝性能：工藝性能：如鍛造性能、沖壓性能、切削性能等。如鍛造性能、沖壓性能、切削性能等。4、晶體缺陷的分類、晶體缺陷的分類按照晶體缺陷的幾何形態(tài)分為四類：按照晶體缺陷的幾何形態(tài)分為四類：（1）點(diǎn)缺陷）點(diǎn)缺陷-零維缺陷。如空位、間隙原子零維缺陷。如空位、

3、間隙原子及雜質(zhì)原子等。及雜質(zhì)原子等。（2）線缺陷，又稱位錯(cuò)）線缺陷，又稱位錯(cuò)-一維缺陷。一維缺陷。（3）面缺陷）面缺陷-二維缺陷。如晶界，表面及層二維缺陷。如晶界，表面及層錯(cuò)等。錯(cuò)等。（4）體缺陷）體缺陷-三維缺陷。如沉淀相、空洞等。三維缺陷。如沉淀相、空洞等。多晶體中的常見(jiàn)缺陷模型圖多晶體中的常見(jiàn)缺陷模型圖點(diǎn)缺陷：點(diǎn)缺陷：最簡(jiǎn)單的晶體缺陷，它是結(jié)點(diǎn)上或臨近最簡(jiǎn)單的晶體缺陷，它是結(jié)點(diǎn)上或臨近的微觀區(qū)域內(nèi)偏離晶體結(jié)構(gòu)的正常排列的一種的微觀區(qū)域內(nèi)偏離晶體結(jié)構(gòu)的正常排列的一種缺陷。如空位、間隙原子、雜質(zhì)或溶質(zhì)原子、缺陷。如空位、間隙原子、雜質(zhì)或溶質(zhì)原子、空位對(duì)、空位團(tuán)和空位空位對(duì)、空位團(tuán)和空位- -

4、溶質(zhì)對(duì)等。溶質(zhì)對(duì)等。3.1.1 點(diǎn)缺陷的形成點(diǎn)缺陷的形成1、原子在平衡位置附近因熱振動(dòng)引起的微小位移、原子在平衡位置附近因熱振動(dòng)引起的微小位移所帶來(lái)的不規(guī)則性。所帶來(lái)的不規(guī)則性。2、高溫淬火、冷變形加工和高能粒子的輻照效應(yīng)、高溫淬火、冷變形加工和高能粒子的輻照效應(yīng)等形成。等形成。3.1 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷實(shí)際晶體中的點(diǎn)缺陷 （1）空位片）空位片 （2）擠塞子）擠塞子v3.1.2 點(diǎn)缺陷的平衡濃度點(diǎn)缺陷的平衡濃度1、點(diǎn)缺陷平衡濃度、點(diǎn)缺陷平衡濃度 晶體的自由能最低時(shí)，晶體處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，晶體的自由能最低時(shí)，晶體處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，晶體中存在的點(diǎn)缺陷濃度。晶體中存在的點(diǎn)缺陷濃度。2、點(diǎn)

5、缺陷存在平衡濃度的原因、點(diǎn)缺陷存在平衡濃度的原因（1）點(diǎn)缺陷的形成提高了晶體的內(nèi)能，降低晶體的）點(diǎn)缺陷的形成提高了晶體的內(nèi)能，降低晶體的熱力學(xué)穩(wěn)定性；熱力學(xué)穩(wěn)定性；（2）點(diǎn)缺陷的形成提高了晶體的熵值，增加了晶體）點(diǎn)缺陷的形成提高了晶體的熵值，增加了晶體的熱力學(xué)穩(wěn)定性。的熱力學(xué)穩(wěn)定性。v3.1.2 點(diǎn)缺陷的平衡濃度點(diǎn)缺陷的平衡濃度3、點(diǎn)缺陷平衡濃度的計(jì)算、點(diǎn)缺陷平衡濃度的計(jì)算 空位的形成能空位的形成能Ev為：形成一個(gè)空位時(shí)引起系統(tǒng)能為：形成一個(gè)空位時(shí)引起系統(tǒng)能量的增加，單位為量的增加，單位為 eV 考慮一具有考慮一具有 N 個(gè)點(diǎn)陣位置的晶體，形成個(gè)點(diǎn)陣位置的晶體，形成 n 個(gè)空個(gè)空位后，系統(tǒng)的自

6、由能的變化為：位后，系統(tǒng)的自由能的變化為： F = nEv-TS S = Sc + nSv 熱力學(xué)上有熱力學(xué)上有: Sc = kln k 為玻爾茲曼常數(shù)，為玻爾茲曼常數(shù)，k = 1.38 10-23J/K；為系為系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)目。統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)目。n 個(gè)空位形成后，整個(gè)晶個(gè)空位形成后，整個(gè)晶體將包含體將包含 Nn 個(gè)點(diǎn)陣位置。個(gè)點(diǎn)陣位置。N 個(gè)原子和個(gè)原子和 n 個(gè)個(gè)點(diǎn)陣位置上的排列方式為點(diǎn)陣位置上的排列方式為(N +n)! ，由于，由于N 個(gè)個(gè)原子的等同性和原子的等同性和 n 個(gè)空位的等同性，最后可以個(gè)空位的等同性，最后可以識(shí)別的微觀狀態(tài)數(shù)為：識(shí)別的微觀狀態(tài)數(shù)為： = (N + n)! /

7、 N ! n! 即有：即有：Sc = kln = kln(N + n)! / N ! n!由于由于(N + n)!/N!n!中各項(xiàng)的數(shù)目都很大中各項(xiàng)的數(shù)目都很大(Nn1)，用斯特林用斯特林(Stirling)近似公式：近似公式： lnx ! = x lnxx(x1時(shí)時(shí)) 則有：則有：Sc = k(N +n)ln(N +n)kN lnN kn lnn F = nEv kT (N +n) ln(N +n)N lnNnlnnnTSv 空位的形成使內(nèi)能和熵變?cè)黾?，?dǎo)致自由能隨空位的形成使內(nèi)能和熵變?cè)黾樱瑢?dǎo)致自由能隨空位數(shù)的變化有一極小值。此時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀空位數(shù)的變化有一極小值。此時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，

8、對(duì)應(yīng)的空位濃度態(tài)，對(duì)應(yīng)的空位濃度Cv 為平衡空位濃度。為平衡空位濃度。Cv 由由能量極小條件能量極小條件 dF/dn =0確定：確定： dF/dn = Ev - kT ln(N +n) / n - TSv=0 ln(N + n) / n = (Ev - TSv) / kT 考慮到考慮到 n 遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于N ，則有：，則有： Cv = n/N = exp-(Ev -TSv) / kT = Aexp(-Ev / kT) 其中其中A = exp(Sv / k)，由振動(dòng)熵決定，一般估計(jì)，由振動(dòng)熵決定，一般估計(jì)A在在110之間之間間隙原子的平衡濃度間隙原子的平衡濃度Cg：Cg = n / N = exp

9、-(Eg-TSg) / kT = Aexp(-Eg / kT ) Sg -形成間隙原子引起的熵變；形成間隙原子引起的熵變；Eg -間隙原子的形成能間隙原子的形成能作業(yè)作業(yè) Cu晶體的空位形成能晶體的空位形成能1.44x10-19J/atom，A=1,玻爾茲曼常數(shù)玻爾茲曼常數(shù)k=1.38x10-23J/k。已知已知Cu的摩爾的摩爾質(zhì)量為質(zhì)量為MCu63.54g/mol， 計(jì)算：計(jì)算： 1）在）在500以下，每立方米以下，每立方米Cu中的空位數(shù)？中的空位數(shù)？ 2） 500下的平衡空位濃度？下的平衡空位濃度？18v解：首先確定解：首先確定1m3體積內(nèi)體積內(nèi)Cu原子的總數(shù)（已原子的總數(shù)（已知知Cu的摩

10、爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為MCu63.54g/mol， 500下下Cu的密度的密度Cu8.96 106 g/m31923628036.023 108.96 108.49 1063.54CuCuNNMm1）將）將N代入空位平衡濃度公式，計(jì)算空位數(shù)目代入空位平衡濃度公式，計(jì)算空位數(shù)目nv 2）計(jì)算空位濃度）計(jì)算空位濃度 即在即在500時(shí)，每時(shí)，每106個(gè)原子中才有個(gè)原子中才有1.4個(gè)空位。個(gè)空位。201928232813.52862331.44 10exp8.49 10exp1.38 107738.49 108.49 101.37 101.2 10/VvEnNkTem1913.56231.44 10ex

11、p1.4 101.38 10773vVnCeN練習(xí)練習(xí) 純鐵的空位形成能為純鐵的空位形成能為105kJ/mol，將純鐵，將純鐵加熱到加熱到850后激冷至室溫后激冷至室溫(20)，假設(shè)高溫，假設(shè)高溫下的空位能全部保留，試求過(guò)飽和空位濃度下的空位能全部保留，試求過(guò)飽和空位濃度與室溫平衡空位濃度的比值。與室溫平衡空位濃度的比值。 214、過(guò)飽和空位、過(guò)飽和空位(熱力學(xué)非平衡點(diǎn)缺陷熱力學(xué)非平衡點(diǎn)缺陷)過(guò)飽和：過(guò)飽和：在一定溫度時(shí)，晶體具有平衡的空位濃度。當(dāng)空在一定溫度時(shí)，晶體具有平衡的空位濃度。當(dāng)空位濃度超過(guò)平衡濃度時(shí)，就稱為過(guò)飽和。位濃度超過(guò)平衡濃度時(shí)，就稱為過(guò)飽和。獲得過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的方式：獲得過(guò)飽

12、和點(diǎn)缺陷的方式：淬火：淬火：溫度升高，平衡濃度增大，急速冷卻后，空位來(lái)不溫度升高，平衡濃度增大，急速冷卻后，空位來(lái)不及消失，被保留下來(lái)，形成過(guò)飽和空位。及消失，被保留下來(lái)，形成過(guò)飽和空位。冷變形：冷變形：較低溫度下塑性變形，會(huì)產(chǎn)生空位，超過(guò)此溫度較低溫度下塑性變形，會(huì)產(chǎn)生空位，超過(guò)此溫度時(shí)的平衡濃度。時(shí)的平衡濃度。輻照：輻照：高能粒子照射時(shí)，晶體點(diǎn)陣上的原子被擊出，進(jìn)入高能粒子照射時(shí)，晶體點(diǎn)陣上的原子被擊出，進(jìn)入點(diǎn)陣間隙，留下空位，并形成等數(shù)目的間隙原子。點(diǎn)陣間隙，留下空位，并形成等數(shù)目的間隙原子。 v3.1.3 點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng) 1、空位缺陷運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)、空位缺陷運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)原子的遷移過(guò)

13、程，它構(gòu)成了晶體中原子傳輸?shù)幕A(chǔ)原子的遷移過(guò)程，它構(gòu)成了晶體中原子傳輸?shù)幕A(chǔ) 2、缺陷的復(fù)合、缺陷的復(fù)合間隙原子遷移到空位，兩種缺陷同時(shí)消失，稱為點(diǎn)間隙原子遷移到空位，兩種缺陷同時(shí)消失，稱為點(diǎn)缺陷的復(fù)合。缺陷的復(fù)合。3.1.4 點(diǎn)缺陷與材料行為點(diǎn)缺陷與材料行為243.1.4 點(diǎn)缺陷與材料行為點(diǎn)缺陷與材料行為25一、位錯(cuò)的重要性一、位錯(cuò)的重要性1、晶體的生長(zhǎng)、相變過(guò)程常常依賴于位錯(cuò)進(jìn)行。晶體的生長(zhǎng)、相變過(guò)程常常依賴于位錯(cuò)進(jìn)行。3.2 位錯(cuò)位錯(cuò)金剛砂的螺旋生長(zhǎng)金剛砂的螺旋生長(zhǎng)金剛砂的螺旋生長(zhǎng)金剛砂的螺旋生長(zhǎng)一、位錯(cuò)的重要性一、位錯(cuò)的重要性2、晶體的力學(xué)性能與位錯(cuò)密切相關(guān)。、晶體的力學(xué)性能與位錯(cuò)密切

14、相關(guān)。3.2 位錯(cuò)位錯(cuò)晶體強(qiáng)度晶體強(qiáng)度c與位錯(cuò)密度與位錯(cuò)密度的關(guān)系的關(guān)系二、位錯(cuò)概念的提出二、位錯(cuò)概念的提出位錯(cuò)概念的產(chǎn)生是對(duì)晶體塑性變形過(guò)程研究的結(jié)果。位錯(cuò)概念的產(chǎn)生是對(duì)晶體塑性變形過(guò)程研究的結(jié)果。3.2 位錯(cuò)位錯(cuò)1 1、剛性滑動(dòng)模型、剛性滑動(dòng)模型同一時(shí)間，滑移面上同一時(shí)間，滑移面上的原子一齊運(yùn)動(dòng)的原子一齊運(yùn)動(dòng)19261926年弗蘭克年弗蘭克采用剛性滑動(dòng)模型推算出使理想晶體采用剛性滑動(dòng)模型推算出使理想晶體產(chǎn)生塑性變形的臨界切應(yīng)力為：產(chǎn)生塑性變形的臨界切應(yīng)力為： m m=G/6=G/6單晶試棒在拉伸應(yīng)力作用下的變化（宏觀）單晶試棒在拉伸應(yīng)力作用下的變化（宏觀）外力作用下晶體滑移示意圖（微觀）外

15、力作用下晶體滑移示意圖（微觀）金屬金屬理論切應(yīng)理論切應(yīng)力力/MPa實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值/MPa切變模量切變模量/MPa實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值/理論值理論值實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值/切變模量切變模量Al38300.786244002.010-3310-5Ag39800.372250009.310-51.510-5Cu64800.490407007.610-51.210-5-Fe110002.75689502.510-41.510-5Mg26300.393164001.510-42.410-5問(wèn)題：計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值相差甚遠(yuǎn)問(wèn)題：計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值相差甚遠(yuǎn)二、位錯(cuò)概念的提出二、位錯(cuò)概念的提出2 2、對(duì)其進(jìn)行修正（主要考慮了原子間短

16、程力）計(jì)對(duì)其進(jìn)行修正（主要考慮了原子間短程力）計(jì)算出算出m約有約有G/30，與實(shí)驗(yàn)值仍相差很大。，與實(shí)驗(yàn)值仍相差很大。二、位錯(cuò)概念的提出二、位錯(cuò)概念的提出3 3、1934年，年，M.Polanyi，E.Orowan和和G.Taylor等提等提出位錯(cuò)的局部滑移理論。出位錯(cuò)的局部滑移理論。二、位錯(cuò)概念的提出二、位錯(cuò)概念的提出4 4、1956年，位錯(cuò)模型為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。年，位錯(cuò)模型為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)線線( (黑線黑線) )透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)線透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)線( (黑線黑線) )l 19561956年，位錯(cuò)模型為試驗(yàn)所驗(yàn)證。年，位錯(cuò)模型為試驗(yàn)所

17、驗(yàn)證。研究位錯(cuò)的意義研究位錯(cuò)的意義：塑性變形、晶體生長(zhǎng)、擴(kuò)散燒結(jié)、固相反應(yīng)塑性變形、晶體生長(zhǎng)、擴(kuò)散燒結(jié)、固相反應(yīng) 19341934年，年，TaylorTaylor等提出位錯(cuò)模型（同一時(shí)間，滑移面上的等提出位錯(cuò)模型（同一時(shí)間，滑移面上的原子部分運(yùn)動(dòng)）?；剖峭ㄟ^(guò)稱為位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的原子部分運(yùn)動(dòng)）?；剖峭ㄟ^(guò)稱為位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的氟化鋰表面浸蝕出的氟化鋰表面浸蝕出的位錯(cuò)露頭的浸蝕坑位錯(cuò)露頭的浸蝕坑KCl晶體是透明的，晶體是透明的，用雜質(zhì)輟飾后可以見(jiàn)用雜質(zhì)輟飾后可以見(jiàn)到白色的到白色的“位錯(cuò)位錯(cuò)”。TEM觀察到的鈦合金觀察到的鈦合金中的位錯(cuò)中的位錯(cuò)TEM觀察到的位錯(cuò)觀察到的位錯(cuò)與第二相相互作用與第二

18、相相互作用 位錯(cuò)是晶體已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界線。位錯(cuò)是晶體已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界線。 位錯(cuò)的類型：位錯(cuò)的類型： 刃型位錯(cuò)（刃型位錯(cuò)（edge dislocation） 螺型位錯(cuò)（螺型位錯(cuò)（screw dislocation） 混合位錯(cuò)混合位錯(cuò)(mixed dislocations)3.2 位錯(cuò)位錯(cuò)3.2.1 位錯(cuò)的基本類型和特征位錯(cuò)的基本類型和特征1、刃型位錯(cuò)、刃型位錯(cuò)（1）刃型位錯(cuò)的形成）刃型位錯(cuò)的形成刃型位錯(cuò)的原子組態(tài)：刃型位錯(cuò)的原子組態(tài)：（2）刃型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)）刃型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu) 晶體中多余的半原子面好像一晶體中多余的半原子面好像一片刀刃切入晶體中，沿著半原片刀刃切入晶體中，沿著半原子面的

19、子面的“刃邊刃邊”，形成一條間隙，形成一條間隙較大的較大的“管道管道”，該管道周?chē)剑摴艿乐車(chē)浇脑悠x平衡位置，近的原子偏離平衡位置，造成造成晶格畸變晶格畸變。刃型位錯(cuò)包括管道。刃型位錯(cuò)包括管道及其周?chē)Ц癜l(fā)生畸變的范圍，及其周?chē)Ц癜l(fā)生畸變的范圍，通常只有通常只有2到到5個(gè)原子間距寬個(gè)原子間距寬，而位錯(cuò)的而位錯(cuò)的長(zhǎng)度卻有幾百至幾萬(wàn)個(gè)原子間距長(zhǎng)度卻有幾百至幾萬(wàn)個(gè)原子間距。 刃位錯(cuò)用符號(hào)刃位錯(cuò)用符號(hào)“”表示。表示。位錯(cuò)的幾何模型位錯(cuò)的幾何模型vl、2兩列原子已兩列原子已完成了滑移完成了滑移，3、4、5各列原子雖開(kāi)始滑各列原子雖開(kāi)始滑移移,但還未達(dá)到平衡位置，但還未達(dá)到平衡位置，6、7、8

20、各列各列尚未滑移尚未滑移。這樣，。這樣，滑移面便分為已滑移區(qū)和未滑移區(qū)。已滑移區(qū)與末滑移區(qū)滑移面便分為已滑移區(qū)和未滑移區(qū)。已滑移區(qū)與末滑移區(qū)的界限的界限(3、4、5列列)，即定義為，即定義為位錯(cuò)位錯(cuò)。位錯(cuò)是線缺陷，位錯(cuò)。位錯(cuò)是線缺陷，位錯(cuò)線上成列的原子發(fā)生了有規(guī)則的錯(cuò)排。線上成列的原子發(fā)生了有規(guī)則的錯(cuò)排。 位位錯(cuò)錯(cuò)與與滑滑移移（3）正、負(fù)刃型位錯(cuò)的規(guī)定）正、負(fù)刃型位錯(cuò)的規(guī)定正刃型位錯(cuò)：正刃型位錯(cuò)：半原子面位于滑移面上方，表示符號(hào)半原子面位于滑移面上方，表示符號(hào)“”負(fù)刃型位錯(cuò)：負(fù)刃型位錯(cuò)：半原子面位于滑移面下方，表示符號(hào)半原子面位于滑移面下方，表示符號(hào)“”正負(fù)刃型位錯(cuò)并無(wú)本質(zhì)的差別，只是正負(fù)刃型

21、位錯(cuò)并無(wú)本質(zhì)的差別，只是相對(duì)相對(duì)的區(qū)別。的區(qū)別。（4）刃型位錯(cuò)特征）刃型位錯(cuò)特征1）由一個(gè)多余半原子平面所形成的線缺陷；位錯(cuò)寬）由一個(gè)多余半原子平面所形成的線缺陷；位錯(cuò)寬度為度為25個(gè)原子間距的管道。個(gè)原子間距的管道。2）位錯(cuò)滑移矢量）位錯(cuò)滑移矢量b垂直于位錯(cuò)線；位錯(cuò)線和滑移矢垂直于位錯(cuò)線；位錯(cuò)線和滑移矢量構(gòu)成滑移的唯一平面即滑移面。量構(gòu)成滑移的唯一平面即滑移面。 3）位錯(cuò)線可以是任何形狀的曲線。）位錯(cuò)線可以是任何形狀的曲線。4）點(diǎn)陣發(fā)生畸變，產(chǎn)生壓縮和膨脹，形成應(yīng)力場(chǎng)，點(diǎn)陣發(fā)生畸變，產(chǎn)生壓縮和膨脹，形成應(yīng)力場(chǎng)，隨著遠(yuǎn)離中心而減弱。隨著遠(yuǎn)離中心而減弱。7.2 位錯(cuò)的基本知識(shí)考慮一下，還考慮一下

22、，還可以采用什么可以采用什么方式構(gòu)造出一方式構(gòu)造出一個(gè)刃型位錯(cuò)？個(gè)刃型位錯(cuò)？2、螺型位錯(cuò)、螺型位錯(cuò)（1）螺型位錯(cuò)的形成）螺型位錯(cuò)的形成 螺型位錯(cuò)的螺型位錯(cuò)的原子組態(tài)：原子組態(tài)： （2）螺型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)）螺型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)上半部分晶體的右邊相對(duì)于它下面上半部分晶體的右邊相對(duì)于它下面的晶體移動(dòng)了一個(gè)原子間距。在晶的晶體移動(dòng)了一個(gè)原子間距。在晶體已滑移和未滑移之間存在一個(gè)過(guò)體已滑移和未滑移之間存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)，在這個(gè)過(guò)渡區(qū)內(nèi)的上下兩層渡區(qū)，在這個(gè)過(guò)渡區(qū)內(nèi)的上下兩層的原子相互移動(dòng)的距離小于一個(gè)原的原子相互移動(dòng)的距離小于一個(gè)原子間距，因此它們都處于非平衡位子間距，因此它們都處于非平衡位置。這個(gè)過(guò)渡區(qū)就是螺型位錯(cuò)

23、，置。這個(gè)過(guò)渡區(qū)就是螺型位錯(cuò)，之所以稱其為螺型位錯(cuò)，是因之所以稱其為螺型位錯(cuò)，是因?yàn)槿绻堰^(guò)渡區(qū)的原子一次連接起為如果把過(guò)渡區(qū)的原子一次連接起來(lái)可以形成來(lái)可以形成“螺旋線螺旋線”。螺位錯(cuò)用環(huán)螺位錯(cuò)用環(huán)形剪頭或形剪頭或s表示。表示。（3）左、右旋螺型位錯(cuò)的規(guī)定）左、右旋螺型位錯(cuò)的規(guī)定左旋螺型位錯(cuò)：左旋螺型位錯(cuò)：符合左手定則符合左手定則(上圖上圖) 右旋螺型位錯(cuò)：右旋螺型位錯(cuò)：符合右手定則符合右手定則(下圖下圖) 螺位錯(cuò)的螺位錯(cuò)的左右螺是左右螺是絕對(duì)的。絕對(duì)的。（4）螺型位錯(cuò)特征）螺型位錯(cuò)特征1）螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)沒(méi)有多余原子面，沒(méi)有多余原子面，原子錯(cuò)排呈軸對(duì)稱原子錯(cuò)排呈軸對(duì)稱。 2）螺型位錯(cuò)線與滑

24、移矢量平行，故一定是直線。）螺型位錯(cuò)線與滑移矢量平行，故一定是直線。3）螺型位錯(cuò)的滑移面不是唯一的螺型位錯(cuò)的滑移面不是唯一的。4）螺位錯(cuò)周?chē)狞c(diǎn)陣也發(fā)生彈性畸變，但只有平）螺位錯(cuò)周?chē)狞c(diǎn)陣也發(fā)生彈性畸變，但只有平行于位錯(cuò)線的切應(yīng)變，無(wú)正應(yīng)變。行于位錯(cuò)線的切應(yīng)變，無(wú)正應(yīng)變。 5）位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向、應(yīng)力矢量）位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向、應(yīng)力矢量互相垂直?；ハ啻怪?。3、混合位錯(cuò)、混合位錯(cuò)（1）混合位錯(cuò)的形成）混合位錯(cuò)的形成 如果滑移從晶體的一角開(kāi)始，然后逐漸擴(kuò)大滑移范圍，如果滑移從晶體的一角開(kāi)始，然后逐漸擴(kuò)大滑移范圍，滑移區(qū)和未滑移區(qū)的交界為曲線，曲線與滑移方向既不垂滑移區(qū)和未滑移

25、區(qū)的交界為曲線，曲線與滑移方向既不垂直也不平行，原子的排列介于刃型位錯(cuò)和螺位錯(cuò)之間稱為直也不平行，原子的排列介于刃型位錯(cuò)和螺位錯(cuò)之間稱為混合型位錯(cuò)混合型位錯(cuò)，即位錯(cuò)線呈曲線狀。即位錯(cuò)線呈曲線狀。討論：圖中何處是刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)？討論：圖中何處是刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)？3.2.2 柏氏矢量柏氏矢量(Burgers vector) 目的：描述位錯(cuò)的性質(zhì)和特征。目的：描述位錯(cuò)的性質(zhì)和特征。 思路：有位錯(cuò)的晶體和理想晶體比較。思路：有位錯(cuò)的晶體和理想晶體比較。1、柏氏矢量、柏氏矢量b的確定方法的確定方法（1）柏氏回路）柏氏回路 實(shí)際晶體中，在位錯(cuò)周?chē)鷮?shí)際晶體中，在位錯(cuò)周?chē)昂煤谩眳^(qū)域內(nèi)圍繞位錯(cuò)區(qū)域內(nèi)圍繞

26、位錯(cuò)線線作一任意大小閉合回路。作一任意大小閉合回路。（2）回路方向）回路方向 右手螺旋法則，即規(guī)定位錯(cuò)線指出屏幕為正，右右手螺旋法則，即規(guī)定位錯(cuò)線指出屏幕為正，右手的拇指指向位錯(cuò)的正向，其余四指的指向就是柏手的拇指指向位錯(cuò)的正向，其余四指的指向就是柏氏回路的方向。氏回路的方向。（3）柏氏矢量）柏氏矢量b的確定的確定在位錯(cuò)周?chē)脑谖诲e(cuò)周?chē)摹昂煤谩眳^(qū)內(nèi)圍繞位錯(cuò)線作一任意大小的區(qū)內(nèi)圍繞位錯(cuò)線作一任意大小的閉合回路。閉合回路。 按照同樣的作法在理想晶體中作同樣的回路。按照同樣的作法在理想晶體中作同樣的回路。 理想晶體中回路終點(diǎn)理想晶體中回路終點(diǎn)Q與起點(diǎn)與起點(diǎn)M不重合，連接不重合，連接Q與與M的矢量的

27、矢量b即為柏氏矢量。即為柏氏矢量。 螺型位錯(cuò)的柏氏回路和柏氏矢量螺型位錯(cuò)的柏氏回路和柏氏矢量2、柏氏矢量與位錯(cuò)類型的關(guān)系、柏氏矢量與位錯(cuò)類型的關(guān)系 刃型位錯(cuò)：刃型位錯(cuò)：柏氏矢量與位錯(cuò)線相互垂直。柏氏矢量與位錯(cuò)線相互垂直。位錯(cuò)線以出紙面方向?yàn)檎?；位錯(cuò)線以出紙面方向?yàn)檎颍?右手螺旋法則確定回路的方向：右手拇指右手螺旋法則確定回路的方向：右手拇指位錯(cuò)線正向，四指柏氏回路方向；位錯(cuò)線正向，四指柏氏回路方向； 刃型位錯(cuò)正負(fù)的判斷：右手法則：食指位刃型位錯(cuò)正負(fù)的判斷：右手法則：食指位錯(cuò)線方向，中指柏氏矢量方向，拇指上錯(cuò)線方向，中指柏氏矢量方向，拇指上正下負(fù)。正下負(fù)。2、柏氏矢量與位錯(cuò)類型的關(guān)系、柏氏矢

28、量與位錯(cuò)類型的關(guān)系 螺型位錯(cuò)：螺型位錯(cuò)：柏氏矢量與位錯(cuò)線相互平行。柏氏矢量與位錯(cuò)線相互平行。 方向一致：右旋；不一致：左旋方向一致：右旋；不一致：左旋2、柏氏矢量與位錯(cuò)類型的關(guān)系、柏氏矢量與位錯(cuò)類型的關(guān)系 混合位錯(cuò)：混合位錯(cuò)：柏氏矢量與位錯(cuò)線的夾角非柏氏矢量與位錯(cuò)線的夾角非0或或90。 刃型分量刃型分量: be = b sin 螺型分量螺型分量: bs = b cos3、柏氏矢量、柏氏矢量b的物理意義的物理意義 柏氏矢量柏氏矢量b是描述位錯(cuò)實(shí)質(zhì)的重要物理量。是描述位錯(cuò)實(shí)質(zhì)的重要物理量。它反映了柏氏回路包含位錯(cuò)所引起點(diǎn)陣畸變的它反映了柏氏回路包含位錯(cuò)所引起點(diǎn)陣畸變的總積累，通常將柏氏矢量稱為位錯(cuò)

29、強(qiáng)度。位錯(cuò)總積累，通常將柏氏矢量稱為位錯(cuò)強(qiáng)度。位錯(cuò)的許多性質(zhì)，如位錯(cuò)的能量、應(yīng)力場(chǎng)、位錯(cuò)反的許多性質(zhì)，如位錯(cuò)的能量、應(yīng)力場(chǎng)、位錯(cuò)反應(yīng)等均與其有關(guān)。它也表示出晶體滑移的大小應(yīng)等均與其有關(guān)。它也表示出晶體滑移的大小和方向。和方向。（1）柏氏矢量）柏氏矢量 立方晶系中柏氏矢量表示為：立方晶系中柏氏矢量表示為：（2）柏氏矢量的大小或模）柏氏矢量的大小或模 位錯(cuò)強(qiáng)度：位錯(cuò)強(qiáng)度：(3) 位錯(cuò)的加法按照矢量加法規(guī)則進(jìn)行。位錯(cuò)的加法按照矢量加法規(guī)則進(jìn)行。abuvwn222abuvwn4、柏氏矢量、柏氏矢量b的表示方法的表示方法 5、柏氏矢量的特性、柏氏矢量的特性（1）位錯(cuò)周?chē)乃性樱疾煌潭鹊仄x其平）

30、位錯(cuò)周?chē)乃性?，都不同程度地偏離其平衡位置。衡位置。（2）柏氏矢量的守恒性）柏氏矢量的守恒性-柏氏矢量與回路起點(diǎn)及其柏氏矢量與回路起點(diǎn)及其具體途徑無(wú)關(guān)。具體途徑無(wú)關(guān)。（3）一根位錯(cuò)線具有唯一的柏氏矢量。）一根位錯(cuò)線具有唯一的柏氏矢量。（4）若有數(shù)根位錯(cuò)線相交于一點(diǎn)，則指向結(jié)點(diǎn)的各）若有數(shù)根位錯(cuò)線相交于一點(diǎn)，則指向結(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)的柏氏矢量之和應(yīng)等于離開(kāi)結(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)柏位錯(cuò)的柏氏矢量之和應(yīng)等于離開(kāi)結(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)柏氏矢量之和。氏矢量之和。（5）位錯(cuò)的連續(xù)性。）位錯(cuò)的連續(xù)性。 從從柏氏矢量的這些特性可知，位錯(cuò)線只能終止在晶體表柏氏矢量的這些特性可知，位錯(cuò)線只能終止在晶體表面或晶界上，而不能中斷于晶體的內(nèi)

31、部。在晶體內(nèi)部，它只面或晶界上，而不能中斷于晶體的內(nèi)部。在晶體內(nèi)部，它只能形成封閉的環(huán)或與其他位錯(cuò)相遇于節(jié)點(diǎn)形成位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)能形成封閉的環(huán)或與其他位錯(cuò)相遇于節(jié)點(diǎn)形成位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)。 晶體中的位錯(cuò)組態(tài)常常是位錯(cuò)晶體中的位錯(cuò)組態(tài)常常是位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。 在經(jīng)強(qiáng)烈冷加工后，晶體中的在經(jīng)強(qiáng)烈冷加工后，晶體中的位錯(cuò)組態(tài)很復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)象發(fā)位錯(cuò)組態(tài)很復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)象發(fā)團(tuán)一樣的位錯(cuò)現(xiàn)象發(fā)團(tuán)一樣的位團(tuán)一樣的位錯(cuò)現(xiàn)象發(fā)團(tuán)一樣的位錯(cuò)錯(cuò)“纏結(jié)纏結(jié)”。位錯(cuò)還可以單獨(dú)地以位錯(cuò)環(huán)的形式存在。位錯(cuò)還可以單獨(dú)地以位錯(cuò)環(huán)的形式存在。討論：圖中討論：圖中A、B、C、D處位錯(cuò)的性質(zhì)？處位錯(cuò)的性質(zhì)？3.2.3 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的易動(dòng)性位

32、錯(cuò)的易動(dòng)性刃型位錯(cuò)移動(dòng)時(shí)周?chē)拥膭?dòng)作刃型位錯(cuò)移動(dòng)時(shí)周?chē)拥膭?dòng)作 位錯(cuò)移動(dòng)勢(shì)能的變化位錯(cuò)移動(dòng)勢(shì)能的變化3.2.3 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的晶格阻力位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的晶格阻力派派-納力（納力（P-N）實(shí)質(zhì)上是指周期點(diǎn)陣中移動(dòng)單實(shí)質(zhì)上是指周期點(diǎn)陣中移動(dòng)單個(gè)位錯(cuò)所需的臨界切應(yīng)力。個(gè)位錯(cuò)所需的臨界切應(yīng)力。 b為柏氏矢量；為柏氏矢量；G為為切變模量；切變模量；為泊松比；為泊松比；w為位錯(cuò)為位錯(cuò)寬度等于寬度等于a/1- ；a為滑移面的面間距為滑移面的面間距派派-納力納力1）通過(guò)位錯(cuò)滑動(dòng)而是晶體滑移，通過(guò)位錯(cuò)滑動(dòng)而是晶體滑移，P-N 較小；較?。灰话阋话鉧b，約為約為0.3，則為（，則為（10-310-4）

33、G，僅為理想晶，僅為理想晶體的體的1/1001/1000。2）P-N隨隨a值的增大和值的增大和b值的減小而下降；值的減小而下降； 晶體中原子最密排面其面間距晶體中原子最密排面其面間距a為最大，原子最密排為最大，原子最密排方向其方向其b值為最小，可解釋晶體滑移為什么多是沿著晶體值為最小，可解釋晶體滑移為什么多是沿著晶體中原子密度最大的面和原子密排方向進(jìn)行。中原子密度最大的面和原子密排方向進(jìn)行。3）P-N 隨位錯(cuò)寬度減小而增大。隨位錯(cuò)寬度減小而增大。 可見(jiàn)強(qiáng)化金屬途徑：一是建立無(wú)位錯(cuò)狀態(tài)，二是引入可見(jiàn)強(qiáng)化金屬途徑：一是建立無(wú)位錯(cuò)狀態(tài)，二是引入大量位錯(cuò)或其他障礙物，使其難以運(yùn)動(dòng)。大量位錯(cuò)或其他障礙物

34、，使其難以運(yùn)動(dòng)。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的其他阻力位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的其他阻力v1、其它位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的長(zhǎng)程內(nèi)應(yīng)力作用；位錯(cuò)、其它位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的長(zhǎng)程內(nèi)應(yīng)力作用；位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生交截，形成割階、空位、間隙原運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生交截，形成割階、空位、間隙原子、位錯(cuò)反應(yīng)等子、位錯(cuò)反應(yīng)等v2、其它外來(lái)原子阻力，如位錯(cuò)線周?chē)娜苜|(zhì)、其它外來(lái)原子阻力，如位錯(cuò)線周?chē)娜苜|(zhì)原子聚集的短程阻力，第二相粒子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)原子聚集的短程阻力，第二相粒子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)程阻力動(dòng)的長(zhǎng)程阻力v3、高速運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)（超過(guò)該介質(zhì)中聲速的、高速運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)（超過(guò)該介質(zhì)中聲速的1/10）還受到其它阻尼還受到其它阻尼位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的其他阻力位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的其他阻力va.熱彈性阻尼：高速運(yùn)動(dòng)可看成絕熱過(guò)

35、程，快熱彈性阻尼：高速運(yùn)動(dòng)可看成絕熱過(guò)程，快速壓縮導(dǎo)致溫升，快速膨脹導(dǎo)致溫度降低，速壓縮導(dǎo)致溫升，快速膨脹導(dǎo)致溫度降低，溫差使機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，引起阻尼溫差使機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽鹱枘醰b.輻射阻尼：運(yùn)動(dòng)時(shí)在勢(shì)能峰谷間起伏，遇到輻射阻尼：運(yùn)動(dòng)時(shí)在勢(shì)能峰谷間起伏，遇到峰減速，遇到谷加速，周期性的加速、減速峰減速，遇到谷加速，周期性的加速、減速散射彈性波，損失能量，帶來(lái)阻尼散射彈性波，損失能量，帶來(lái)阻尼vc.聲波散射阻尼：運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)與聲波作用，一是聲波散射阻尼：運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)與聲波作用，一是位錯(cuò)中心非線性應(yīng)變區(qū)直接散射聲子，二是位錯(cuò)中心非線性應(yīng)變區(qū)直接散射聲子，二是聲波在位錯(cuò)線上使位錯(cuò)振蕩向外輻射彈性波聲

36、波在位錯(cuò)線上使位錯(cuò)振蕩向外輻射彈性波3.2.3 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)一、刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)一、刃型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)1、刃型位錯(cuò)的滑移、刃型位錯(cuò)的滑移 正刃型位錯(cuò)正刃型位錯(cuò)負(fù)刃型位錯(cuò)負(fù)刃型位錯(cuò)76刃型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的過(guò)程刃型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的過(guò)程v切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)線沿著位錯(cuò)線與柏氏矢量確切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)線沿著位錯(cuò)線與柏氏矢量確定的唯一平面滑移定的唯一平面滑移；v位錯(cuò)線移動(dòng)至晶體表面時(shí)位錯(cuò)消失，形成一個(gè)原位錯(cuò)線移動(dòng)至晶體表面時(shí)位錯(cuò)消失，形成一個(gè)原子間距的滑移臺(tái)階，大小相當(dāng)于一個(gè)柏氏矢量的子間距的滑移臺(tái)階，大小相當(dāng)于一個(gè)柏氏矢量的值值；v大量位錯(cuò)重復(fù)此過(guò)程，就在晶體外表面形成肉眼大量位錯(cuò)

37、重復(fù)此過(guò)程，就在晶體外表面形成肉眼可見(jiàn)的滑移痕跡可見(jiàn)的滑移痕跡；v位錯(cuò)的滑移不會(huì)引起晶體體積的變化（位錯(cuò)的滑移不會(huì)引起晶體體積的變化（V=0），），滑移運(yùn)動(dòng)稱為保守運(yùn)動(dòng)或守恒運(yùn)動(dòng)?；七\(yùn)動(dòng)稱為保守運(yùn)動(dòng)或守恒運(yùn)動(dòng)。772、刃型位錯(cuò)的攀移、刃型位錯(cuò)的攀移 刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面上的運(yùn)動(dòng)。刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面上的運(yùn)動(dòng)。正攀移正攀移:刃型位錯(cuò)多余半原子面的減少；刃型位錯(cuò)多余半原子面的減少； 負(fù)攀移負(fù)攀移:刃型位錯(cuò)多余半原子面的增加。刃型位錯(cuò)多余半原子面的增加。v攀移是通過(guò)物質(zhì)的遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。攀移是通過(guò)物質(zhì)的遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 刃型位錯(cuò)的正攀移刃型位錯(cuò)的正攀移刃型位錯(cuò)的正攀移過(guò)程刃型位錯(cuò)的正攀移過(guò)程負(fù)攀移

38、負(fù)攀移v空位和原子的擴(kuò)散，引起晶體體積變化，叫空位和原子的擴(kuò)散，引起晶體體積變化，叫非守非守恒（非保守）運(yùn)動(dòng)恒（非保守）運(yùn)動(dòng)。v影響攀移因素影響攀移因素：v溫度溫度v溫度升高，原子擴(kuò)散能力增大，攀移易于進(jìn)行。溫度升高，原子擴(kuò)散能力增大，攀移易于進(jìn)行。v 應(yīng)力應(yīng)力v垂直于半原子面的壓應(yīng)力，促進(jìn)正攀移；拉應(yīng)力，垂直于半原子面的壓應(yīng)力，促進(jìn)正攀移；拉應(yīng)力，促進(jìn)負(fù)攀移。促進(jìn)負(fù)攀移。82二、螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)二、螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)原位錯(cuò)線處在原位錯(cuò)線處在1-1處處 在切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)線在切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)線周?chē)脑幼餍×康奈灰?，移周?chē)脑幼餍×康奈灰?，移?dòng)到虛線所標(biāo)志的位置，即位動(dòng)到虛線所標(biāo)志的位置，即位

39、錯(cuò)線移動(dòng)到錯(cuò)線移動(dòng)到2-2處，表示位錯(cuò)處，表示位錯(cuò)線向左移動(dòng)了一個(gè)原子間距線向左移動(dòng)了一個(gè)原子間距反映在晶體表面上即產(chǎn)生反映在晶體表面上即產(chǎn)生了一個(gè)臺(tái)階了一個(gè)臺(tái)階與刃型位錯(cuò)一樣，由于原與刃型位錯(cuò)一樣，由于原子移動(dòng)量很小，移動(dòng)它所需的子移動(dòng)量很小，移動(dòng)它所需的力很小。力很小。 85 在切應(yīng)力作用下，螺型位錯(cuò)的移動(dòng)方向是與其柏在切應(yīng)力作用下，螺型位錯(cuò)的移動(dòng)方向是與其柏氏矢量相垂直。氏矢量相垂直。87螺型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的過(guò)程螺型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的過(guò)程螺位錯(cuò)的交滑移螺位錯(cuò)的交滑移 確定位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方向確定位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方向 三、混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)三、混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 在切應(yīng)力的作用下，位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動(dòng)

40、，晶體發(fā)生滑移。在切應(yīng)力的作用下，位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動(dòng)，晶體發(fā)生滑移。 下圖中矩形位錯(cuò)環(huán)，下圖中矩形位錯(cuò)環(huán)，AB、CD兩段位錯(cuò)線為兩段位錯(cuò)線為刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)，AD、BC兩段為兩段為螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)。93四、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度四、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)速度v晶體的宏觀塑性變形是通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的晶體的宏觀塑性變形是通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的v位錯(cuò)平均運(yùn)動(dòng)速度位錯(cuò)平均運(yùn)動(dòng)速度 v 與金屬宏觀形變速率與金屬宏觀形變速率有有一定關(guān)系一定關(guān)系 v mb vv：金屬宏觀形變速率：金屬宏觀形變速率 v：金屬拉伸變形時(shí)取向因子：金屬拉伸變形時(shí)取向因子 vm：可動(dòng)位錯(cuò)密度：可動(dòng)位錯(cuò)密度 vb：柏氏矢量：柏氏矢量 vv：位錯(cuò)平均運(yùn)動(dòng)速度：位

41、錯(cuò)平均運(yùn)動(dòng)速度四、運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的交割四、運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的交割 當(dāng)一位錯(cuò)在某一滑移面上滑動(dòng)時(shí)，會(huì)與穿過(guò)滑當(dāng)一位錯(cuò)在某一滑移面上滑動(dòng)時(shí)，會(huì)與穿過(guò)滑移面的其它位錯(cuò)交割。位錯(cuò)的交割對(duì)材料強(qiáng)化有重移面的其它位錯(cuò)交割。位錯(cuò)的交割對(duì)材料強(qiáng)化有重要影響。要影響。 （1）割階）割階(Jog)與扭折與扭折(Kink)當(dāng)位錯(cuò)在滑移面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能在某處遇到障當(dāng)位錯(cuò)在滑移面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可能在某處遇到障礙，這樣，有可能其中一部分線段首先進(jìn)行滑移，礙，這樣，有可能其中一部分線段首先進(jìn)行滑移，若由此造成的曲折線段就在位錯(cuò)的滑移面時(shí)，稱為若由此造成的曲折線段就在位錯(cuò)的滑移面時(shí)，稱為“扭折扭折”。若該曲折線段垂直于位錯(cuò)的滑移面時(shí)，若該曲折

42、線段垂直于位錯(cuò)的滑移面時(shí)，稱稱為為“割階割階”。當(dāng)然，扭折和割階也可由位錯(cuò)之間交當(dāng)然，扭折和割階也可由位錯(cuò)之間交割割而形成。而形成。（2）幾種典型的位錯(cuò)交割）幾種典型的位錯(cuò)交割98 兩個(gè)垂直刃型位錯(cuò)交割兩個(gè)垂直刃型位錯(cuò)交割 100 兩個(gè)平行刃型位錯(cuò)交割兩個(gè)平行刃型位錯(cuò)交割 PP割階割階QQ扭折扭折102刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)交割刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)交割 104兩個(gè)右螺型位錯(cuò)的交割圖兩個(gè)右螺型位錯(cuò)的交割圖分析交割與割階的步驟與方法分析交割與割階的步驟與方法v一個(gè)位錯(cuò)被另一位錯(cuò)交割后是否發(fā)生扭折一個(gè)位錯(cuò)被另一位錯(cuò)交割后是否發(fā)生扭折,只要看這一位錯(cuò)只要看這一位錯(cuò)的滑移面在另一位錯(cuò)通過(guò)后的滑移面在另一位錯(cuò)通

43、過(guò)后,是否形成臺(tái)階是否形成臺(tái)階就可以斷定就可以斷定;v一個(gè)位借被另一位錯(cuò)交割后如果發(fā)生了扭折一個(gè)位借被另一位錯(cuò)交割后如果發(fā)生了扭折,它能否成為割它能否成為割階階,只要只要看扭折線段在不在原位錯(cuò)的滑移面上看扭折線段在不在原位錯(cuò)的滑移面上就可以斷定就可以斷定,不不在原位錯(cuò)滑移面上的扭折就是割階在原位錯(cuò)滑移面上的扭折就是割階;v斷定了可以形成割階之后斷定了可以形成割階之后,再進(jìn)一步再進(jìn)一步分析割階的大小、性質(zhì)分析割階的大小、性質(zhì)等等等等,其中常見(jiàn)到的問(wèn)題其中常見(jiàn)到的問(wèn)題,是如何弄清割階在位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)中的行是如何弄清割階在位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)中的行為為,以便分析它的影響以便分析它的影響: 首先需要首先需要確定割階的可

44、滑移面確定割階的可滑移面.交割位錯(cuò)的柏氏矢量在被交交割位錯(cuò)的柏氏矢量在被交割位錯(cuò)的滑移面法向上的矢量分量割位錯(cuò)的滑移面法向上的矢量分量,與原位錯(cuò)的柏氏矢量構(gòu)與原位錯(cuò)的柏氏矢量構(gòu)成的晶面成的晶面,即割階的可滑移面即割階的可滑移面;進(jìn)而分析割階與原位錯(cuò)的滑移進(jìn)而分析割階與原位錯(cuò)的滑移方向是否一致方向是否一致,以以判斷它是不是可動(dòng)割階判斷它是不是可動(dòng)割階。106結(jié)論：結(jié)論： 運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)交割后運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)交割后,可以產(chǎn)生扭折或割階可以產(chǎn)生扭折或割階,其大小和方向取決其大小和方向取決與另一位錯(cuò)的柏氏矢量與另一位錯(cuò)的柏氏矢量,其方向平行其方向平行,大小為其模大小為其模,但具原位錯(cuò)但具原位錯(cuò)的柏氏矢量。如果另一位

45、錯(cuò)的柏氏矢量與該位錯(cuò)線平行的柏氏矢量。如果另一位錯(cuò)的柏氏矢量與該位錯(cuò)線平行,則則交割后該位錯(cuò)線不出現(xiàn)曲折。交割后該位錯(cuò)線不出現(xiàn)曲折。 所有割階都是刃位錯(cuò)所有割階都是刃位錯(cuò),而扭折可以是刃位錯(cuò)而扭折可以是刃位錯(cuò),也可以是螺位也可以是螺位錯(cuò)。交割后曲折段的方向取決與位錯(cuò)相對(duì)滑移過(guò)后引起晶體錯(cuò)。交割后曲折段的方向取決與位錯(cuò)相對(duì)滑移過(guò)后引起晶體的相對(duì)位移情況。的相對(duì)位移情況。 扭折與原位錯(cuò)在同一滑面上扭折與原位錯(cuò)在同一滑面上,可隨主位錯(cuò)線一起運(yùn)動(dòng)可隨主位錯(cuò)線一起運(yùn)動(dòng),幾乎幾乎不產(chǎn)生阻力不產(chǎn)生阻力,且扭折在線張力作用下易與消失。且扭折在線張力作用下易與消失。 割階與原位錯(cuò)線在同一滑移面上割階與原位錯(cuò)線在

46、同一滑移面上,除攀移外割階一般不能除攀移外割階一般不能隨主位錯(cuò)一起運(yùn)動(dòng)隨主位錯(cuò)一起運(yùn)動(dòng),成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙。成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙。五、帶割階位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)五、帶割階位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 根據(jù)長(zhǎng)度超割階分為根據(jù)長(zhǎng)度超割階分為短割階短割階、中割階中割階和和長(zhǎng)割階長(zhǎng)割階。1、短割階、短割階短割階是長(zhǎng)度只有幾個(gè)原子間短割階是長(zhǎng)度只有幾個(gè)原子間距的割階。螺型位錯(cuò)在滑移時(shí)距的割階。螺型位錯(cuò)在滑移時(shí)有可能拖著割階一起運(yùn)動(dòng)，而有可能拖著割階一起運(yùn)動(dòng)，而在晶體中留下若干空位。在晶體中留下若干空位。帶割階的螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)帶割階的螺型位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)2、長(zhǎng)割階、長(zhǎng)割階 長(zhǎng)割階是長(zhǎng)度大于長(zhǎng)割階是長(zhǎng)度大于20nm的割階。除非的割階。除非溫度

47、很高、正應(yīng)力很大，否則這種割階溫度很高、正應(yīng)力很大，否則這種割階是不能攀移的。因此，當(dāng)螺型位錯(cuò)滑移是不能攀移的。因此，當(dāng)螺型位錯(cuò)滑移時(shí)割階被釘扎住，成為時(shí)割階被釘扎住，成為極軸位錯(cuò)極軸位錯(cuò)。螺位。螺位錯(cuò)段則繞著它旋轉(zhuǎn)，成為錯(cuò)段則繞著它旋轉(zhuǎn)，成為掃動(dòng)位錯(cuò)掃動(dòng)位錯(cuò)。這。這實(shí)際上是兩個(gè)同極軸的實(shí)際上是兩個(gè)同極軸的L型位錯(cuò)源。型位錯(cuò)源。3、中割階、中割階 中割階的長(zhǎng)度介于短割階和長(zhǎng)割階中割階的長(zhǎng)度介于短割階和長(zhǎng)割階之間。割階之間。割階MN仍然難以攀移，為極仍然難以攀移，為極軸位錯(cuò)；軸位錯(cuò)；XM和和NY仍為掃動(dòng)位錯(cuò)。仍為掃動(dòng)位錯(cuò)。 但與長(zhǎng)割階不同的是，當(dāng)這兩個(gè)掃動(dòng)位錯(cuò)旋轉(zhuǎn)到有兩段但與長(zhǎng)割階不同的是，當(dāng)這

48、兩個(gè)掃動(dòng)位錯(cuò)旋轉(zhuǎn)到有兩段(MO,NP)相互平行時(shí)，由于它們之間距離很近，而交互作用相互平行時(shí)，由于它們之間距離很近，而交互作用力（吸引力）就會(huì)很強(qiáng)，以致這兩段平行的位錯(cuò)不可能繼續(xù)力（吸引力）就會(huì)很強(qiáng)，以致這兩段平行的位錯(cuò)不可能繼續(xù)滑移（旋轉(zhuǎn)）。這樣，就形成了一對(duì)相距很近的相互平行的滑移（旋轉(zhuǎn)）。這樣，就形成了一對(duì)相距很近的相互平行的異號(hào)位錯(cuò)異號(hào)位錯(cuò)(OM 和和NP )，這對(duì)位錯(cuò)稱為，這對(duì)位錯(cuò)稱為位錯(cuò)偶極子位錯(cuò)偶極子。 XO和和PY兩段螺位錯(cuò)可以繼續(xù)滑移，位錯(cuò)偶極子越來(lái)越長(zhǎng)。兩段螺位錯(cuò)可以繼續(xù)滑移，位錯(cuò)偶極子越來(lái)越長(zhǎng)。最終會(huì)由于螺位錯(cuò)段發(fā)生交滑移，位錯(cuò)偶極子被中斷，形成所最終會(huì)由于螺位錯(cuò)段發(fā)生交

49、滑移，位錯(cuò)偶極子被中斷，形成所謂的棱柱形位錯(cuò)環(huán)謂的棱柱形位錯(cuò)環(huán)(b于環(huán)面垂直的位錯(cuò)環(huán)于環(huán)面垂直的位錯(cuò)環(huán))。棱柱形位錯(cuò)環(huán)還。棱柱形位錯(cuò)環(huán)還會(huì)由于兩條長(zhǎng)邊間的強(qiáng)烈吸引而分裂成許多小位錯(cuò)環(huán)會(huì)由于兩條長(zhǎng)邊間的強(qiáng)烈吸引而分裂成許多小位錯(cuò)環(huán)(空位環(huán)空位環(huán)或間隙原子環(huán)或間隙原子環(huán))。112位錯(cuò)偶的形成過(guò)程位錯(cuò)偶的形成過(guò)程 晶體中有位錯(cuò)存在時(shí)，位錯(cuò)線及其周?chē)木Ц窬w中有位錯(cuò)存在時(shí)，位錯(cuò)線及其周?chē)木Ц癞a(chǎn)生嚴(yán)重畸變，畸變處的晶體原子偏離平衡位置，產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，畸變處的晶體原子偏離平衡位置，能量增高。位錯(cuò)線及其周?chē)鷧^(qū)域產(chǎn)生能量增高。位錯(cuò)線及其周?chē)鷧^(qū)域產(chǎn)生彈性應(yīng)變彈性應(yīng)變和和應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)力場(chǎng)。 本節(jié)討論：本節(jié)討論：位

50、錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)、位錯(cuò)的能量和張力、外力對(duì)位錯(cuò)的位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)、位錯(cuò)的能量和張力、外力對(duì)位錯(cuò)的作用、位錯(cuò)間的交互作用等。作用、位錯(cuò)間的交互作用等。3.2.4 位錯(cuò)的彈性性質(zhì)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)114位錯(cuò)的連續(xù)介質(zhì)模型位錯(cuò)的連續(xù)介質(zhì)模型位錯(cuò)的連續(xù)介質(zhì)模型基本思想位錯(cuò)的連續(xù)介質(zhì)模型基本思想將位錯(cuò)分為將位錯(cuò)分為位錯(cuò)心位錯(cuò)心和和位錯(cuò)心以外位錯(cuò)心以外兩部分。兩部分。 位錯(cuò)中心：畸變嚴(yán)重，要直接考慮晶體結(jié)構(gòu)位錯(cuò)中心：畸變嚴(yán)重，要直接考慮晶體結(jié)構(gòu)和原子間的相互作用。在處理位錯(cuò)的能量分布和原子間的相互作用。在處理位錯(cuò)的能量分布時(shí)，將這一部分忽略。時(shí)，將這一部分忽略。位錯(cuò)心以外：畸變較小，可視作彈性變形區(qū)，位錯(cuò)心以外：畸變較

51、小，可視作彈性變形區(qū)，簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化為連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)。用線性彈性理論處理。即位。用線性彈性理論處理。即位錯(cuò)畸變能可以通過(guò)錯(cuò)畸變能可以通過(guò)彈性應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變彈性應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變的形式表的形式表達(dá)出來(lái)達(dá)出來(lái)115該模型作了以下假設(shè)：該模型作了以下假設(shè)：a.晶體是完全彈性體；晶體是完全彈性體；b.晶體是各向同性的；晶體是各向同性的；c.晶體中沒(méi)有空隙，由連續(xù)介質(zhì)組成。因晶體中沒(méi)有空隙，由連續(xù)介質(zhì)組成。因此晶體中的應(yīng)力應(yīng)變是連續(xù)的，可用連續(xù)此晶體中的應(yīng)力應(yīng)變是連續(xù)的，可用連續(xù)函數(shù)表示。函數(shù)表示。單元體各面上的應(yīng)力描述單元體各面上的應(yīng)力描述 （1）應(yīng)力分量）應(yīng)力分量1、 位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)圓柱坐標(biāo)的正應(yīng)力

52、及切應(yīng)力表示辦法圓柱坐標(biāo)的正應(yīng)力及切應(yīng)力表示辦法物體中一點(diǎn)物體中一點(diǎn)(圖中放大為六面體圖中放大為六面體)的應(yīng)力分量的應(yīng)力分量v其中其中xx、yy、zz （rr、zz）為正應(yīng)力）為正應(yīng)力分量，分量，xy、yz 、zx 、yx、zy、xz （r 、r、z、z、zr、rz）為切應(yīng)力分量。）為切應(yīng)力分量。v下角標(biāo)中第一個(gè)符號(hào)表示下角標(biāo)中第一個(gè)符號(hào)表示應(yīng)力作用面的外法應(yīng)力作用面的外法線方向線方向，第二個(gè)符號(hào)表示，第二個(gè)符號(hào)表示應(yīng)力的指向應(yīng)力的指向。 v在平衡條件下，在平衡條件下，xy=yx、yz =zy、zx =xz （r =r、z =z、zr =rz），實(shí)際只有六），實(shí)際只有六個(gè)應(yīng)力分量就可以充分表達(dá)

53、一個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力狀個(gè)應(yīng)力分量就可以充分表達(dá)一個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。態(tài)。v（2）應(yīng)變分量）應(yīng)變分量v與這六個(gè)應(yīng)力分量相應(yīng)的應(yīng)變分量是與這六個(gè)應(yīng)力分量相應(yīng)的應(yīng)變分量是xx、yy、zz（rr、zz）和）和xy、yz、zx（r、z、zr）。）。（3）螺型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)）螺型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng) 力學(xué)模型：力學(xué)模型：取外半徑為取外半徑為r，內(nèi)，內(nèi)半徑為半徑為r0的各向同性材料的圓柱的各向同性材料的圓柱體，圓柱中心線作為體，圓柱中心線作為z軸坐標(biāo)，將軸坐標(biāo)，將圓柱沿圓柱沿xoz面切開(kāi)，使切面沿面切開(kāi)，使切面沿z軸方軸方向相對(duì)位移向相對(duì)位移b，再把切面粘起來(lái)，再把切面粘起來(lái)，這樣在圓柱體內(nèi)就產(chǎn)生了螺位錯(cuò)這樣在圓柱體內(nèi)就產(chǎn)生了螺

54、位錯(cuò)的彈性應(yīng)力場(chǎng)。的彈性應(yīng)力場(chǎng)。采用柱坐標(biāo)：采用柱坐標(biāo)：rGbz2式中，式中，G 材料的剪切模量材料的剪切模量 b 位錯(cuò)的柏氏矢量位錯(cuò)的柏氏矢量 r 距位錯(cuò)線中心的距離（半徑）距位錯(cuò)線中心的距離（半徑） zz方向上的切應(yīng)力方向上的切應(yīng)力 由于圓柱只在由于圓柱只在z軸方向有位移，在軸方向有位移，在xy方向都沒(méi)有位移，所方向都沒(méi)有位移，所以其它分量都為以其它分量都為0：rr= = zz= r= r= rz= zr=0采用直角坐標(biāo)：采用直角坐標(biāo)：22222200yxxGbyxyGbzyyzzxxzyxxyzzyyxx正應(yīng)力正應(yīng)力切（剪）應(yīng)力切（剪）應(yīng)力當(dāng)應(yīng)力都用當(dāng)應(yīng)力都用表示時(shí)，表示時(shí)，下標(biāo)下標(biāo)2個(gè)

55、字母相同時(shí)，個(gè)字母相同時(shí)，為正應(yīng)力，不同時(shí)為為正應(yīng)力，不同時(shí)為切應(yīng)力切應(yīng)力螺型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)：螺型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)：（1） 沒(méi)有正應(yīng)力分量，只有切應(yīng)力分量，沒(méi)有正應(yīng)力分量，只有切應(yīng)力分量，螺型位錯(cuò)不引起晶體的膨脹和收縮；螺型位錯(cuò)不引起晶體的膨脹和收縮；（2）螺型位錯(cuò)的切應(yīng)力分量只與其到位錯(cuò)）螺型位錯(cuò)的切應(yīng)力分量只與其到位錯(cuò)中心的距離中心的距離r有關(guān)，與有關(guān)，與、Z無(wú)關(guān)，表明螺型無(wú)關(guān)，表明螺型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)是軸對(duì)稱的，并且隨著與位錯(cuò)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)是軸對(duì)稱的，并且隨著與位錯(cuò)距離的增加而減弱。距離的增加而減弱。（4）刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)）刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng) 力學(xué)模型：力學(xué)模型：取外半徑為取外半徑為r，內(nèi)

56、半，內(nèi)半徑為徑為r0的的各向同性材料的圓柱體，各向同性材料的圓柱體，圓柱中心線作為圓柱中心線作為z軸坐標(biāo)，將圓柱軸坐標(biāo)，將圓柱沿沿xoz面切開(kāi)，使切面沿徑向方向面切開(kāi)，使切面沿徑向方向相對(duì)位移相對(duì)位移b，再把切面粘起來(lái)，這，再把切面粘起來(lái)，這樣在圓柱體內(nèi)就產(chǎn)生了刃位錯(cuò)的彈樣在圓柱體內(nèi)就產(chǎn)生了刃位錯(cuò)的彈性應(yīng)力場(chǎng)。刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)比螺位性應(yīng)力場(chǎng)。刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)比螺位錯(cuò)復(fù)雜。錯(cuò)復(fù)雜。刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)用彈性力學(xué)可以求出這個(gè)厚壁筒中的應(yīng)力分布，也就是刃型應(yīng)用彈性力學(xué)可以求出這個(gè)厚壁筒中的應(yīng)力分布，也就是刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)。位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)。以圓柱坐標(biāo)表示為：以圓柱坐標(biāo)表示為： 直角坐標(biāo)表示為：

57、直角坐標(biāo)表示為： 式中式中 ；G為切變模量；為切變模量；為泊松比為泊松比, b為柏氏矢量。為柏氏矢量。刃型位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)：刃型位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)：(1)同時(shí)存在正應(yīng)力分量與切應(yīng)力分量，而且各應(yīng)力分量的同時(shí)存在正應(yīng)力分量與切應(yīng)力分量，而且各應(yīng)力分量的大小與大小與G和和b成正比，與成正比，與r成反比；成反比；(2)各應(yīng)力分量都是，的函數(shù)，而與無(wú)關(guān)；各應(yīng)力分量都是，的函數(shù)，而與無(wú)關(guān)；(3)刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)對(duì)稱于多余半原子面（刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)對(duì)稱于多余半原子面（y-z面，即對(duì)稱面，即對(duì)稱于于y軸）軸）；(4)包含半原子面的晶體包含半原子面的晶體(y0)，xx0，說(shuō)明晶體受壓應(yīng)力；，說(shuō)明晶體受壓應(yīng)力；不

58、包含半原子面的晶體不包含半原子面的晶體(y0，說(shuō)明晶體受拉應(yīng)力。，說(shuō)明晶體受拉應(yīng)力。(4)當(dāng)當(dāng)y0時(shí)，時(shí)，xxyyzz0，說(shuō)明在滑移面上，沒(méi)有正，說(shuō)明在滑移面上，沒(méi)有正應(yīng)力，只有切應(yīng)力，而且切應(yīng)力應(yīng)力，只有切應(yīng)力，而且切應(yīng)力xy 達(dá)到極大值。達(dá)到極大值。 位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變引起彈性應(yīng)力場(chǎng)導(dǎo)致晶體能位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變引起彈性應(yīng)力場(chǎng)導(dǎo)致晶體能量增加，這部分能量稱為位錯(cuò)的應(yīng)變能或位錯(cuò)能量增加，這部分能量稱為位錯(cuò)的應(yīng)變能或位錯(cuò)能 。又稱彈性能或畸變能。又稱彈性能或畸變能。2、 位錯(cuò)的應(yīng)變能位錯(cuò)的應(yīng)變能 位錯(cuò)總的應(yīng)變能位錯(cuò)總的應(yīng)變能Etotal：Etotal= Ecore+ Eelvv彈性力學(xué)對(duì)彈性力學(xué)對(duì)r

59、 s。V晶體的體積，晶體的體積，cm3L該晶體中位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度，該晶體中位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度，cmVLVn面積面積S中見(jiàn)到的位錯(cuò)數(shù)目，個(gè)、條中見(jiàn)到的位錯(cuò)數(shù)目，個(gè)、條SnS （1）劇烈冷加工的晶體：）劇烈冷加工的晶體： s = 1016m-2。 （2）充分退火的金屬晶體：）充分退火的金屬晶體： s = 1081012m-2。 （3）精心制備超純半導(dǎo)體：）精心制備超純半導(dǎo)體： s = 106m-2。即使在即使在s=1016m-2的情況下，則試樣的任一平的情況下，則試樣的任一平面上，約面上，約1000個(gè)原子中才有一個(gè)位錯(cuò)露頭，最終缺個(gè)原子中才有一個(gè)位錯(cuò)露頭，最終缺陷所占的比例很小。陷所占的比例很小。 位錯(cuò)

60、密度可以用透射電鏡、金相等方法測(cè)定。位錯(cuò)密度可以用透射電鏡、金相等方法測(cè)定。位錯(cuò)的觀察位錯(cuò)的觀察位錯(cuò)密度與晶體強(qiáng)度的關(guān)系：位錯(cuò)密度與晶體強(qiáng)度的關(guān)系：晶體強(qiáng)度晶體強(qiáng)度c與位錯(cuò)與位錯(cuò)密度密度的關(guān)系的關(guān)系在位錯(cuò)密度較低時(shí)：在位錯(cuò)密度較低時(shí)：越低，越低，c 越高。越高。在位錯(cuò)密度較高時(shí)：在位錯(cuò)密度較高時(shí)：越高，越高，c 越高。越高。獲得高強(qiáng)度的途徑：獲得高強(qiáng)度的途徑：a.a.盡量減小位錯(cuò)密度。例如，盡量減小位錯(cuò)密度。例如，晶須；晶須；b.b.盡量增大位錯(cuò)密度。例如，盡量增大位錯(cuò)密度。例如，非晶態(tài)材料。非晶態(tài)材料。c冷變形金屬冷變形金屬晶須晶須非晶態(tài)合金非晶態(tài)合金（1）凝固時(shí)相位略有偏差的兩部分晶體交會(huì)