材料科學基礎 第 三 章 晶 體 缺 陷 (三)

第三章晶體缺陷（三）

—位錯的運動

煙臺大學秦連杰教授E-mail：lianjieqin@126.com3.2.3位錯的運動

晶體宏觀的塑性變形是通過位錯運動來實現(xiàn)，并且晶體的力學性能如強度、塑韌性和斷裂等均與位錯的運動有關。

原因：位錯運動是因它沿受力方向改變位置會使系統(tǒng)自由能減少，位錯實現(xiàn)運動要求它所受的力足以克服運動阻力。位錯運動的兩種基本形式：保守運動－滑移（slip）和非保守運動－攀移（climb）。3.2.3位錯的運動

滑移（slip）:在一定的切應力的作用下，位錯在滑移面上受到垂直于位錯線的作用力。當此力足夠大，足以克服位錯運動時受到的阻力時，位錯便可以沿著滑移面移動，這種沿著滑移面移動的位錯運動稱為滑移或者滑動。*保守運動?；茖嶋H上是指多個位錯的行為3.2.3位錯的運動

攀移（climb）：刃型位錯的位錯線還可以沿著垂直于滑移面的方向移動，刃型位錯的這種運動稱為攀移。也就是說只有刃位錯才有攀移。*非保守運動，并引起位錯的半原子面擴大和縮小，因此攀移總是伴隨著點缺陷的輸運。

除滑移和攀移還有交割（cross/interaction）和扭折（kink）

1、位錯的滑移

位錯的滑移(slippingofdisloction):位錯的滑移是在外加切應力作用下，通過位錯中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不斷地作少量位移（小于一個原子間距）而逐步實現(xiàn)的。如圖3-13刃型位錯的滑移過程,

圖3-14螺型位錯的滑移過程,

圖3-15混合型位錯的滑移過程所示。

刃型位錯：

對含刃型位錯的晶體加切應力，切應力方向平行于柏氏矢量，位錯周圍原子只要移動很小距離，就使位錯由位置(a)移動到位置(b)。

當位錯運動到晶體表面時，整個上半部晶體相對下半部移動了一個柏氏矢量晶體表面產(chǎn)生了高度為b的臺階。

刃型位錯的柏氏矢量b與位錯線

互相垂直，故滑移面為b與

決定的平面，它是唯一確定的。刃型位錯移動的方向與b方向一致，和位錯線垂直。a、位錯的滑移之刃位錯(a)(b)(c)刃型位錯的滑移滑移面滑移臺階ττ*位錯線每前進一個原子間距，原子實際運動距離不到一個原子間距。位錯滑移的比喻b、位錯的滑移之螺型位錯螺型位錯：

沿滑移面運動時，在切應力作用下，螺型位錯使晶體右半部沿滑移面上下相對地移動了一個沿原子間距。這種位移隨著螺型位錯向左移動而逐漸擴展到晶體左半部分的原子列。

螺型位錯的移動方向與b垂直。此外因螺型位錯b與t平行，故通過位錯線并包含b的隨所有晶面都可能成為它的滑移面。螺型位錯的滑移

位錯線每前進一個原子間距，原子實際運動距離不到一個原子間距。當螺型位錯在原滑移面運動受阻時，可轉(zhuǎn)移到與之相交的另一個滑移面上去，這樣的過程叫交叉滑移，簡稱交滑移對于螺型位錯，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上運動受阻時，有可能從原滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面上繼續(xù)滑移，這一過程稱為交滑移。如果交滑移后的位錯再轉(zhuǎn)回和原滑移面平行的滑移面上繼續(xù)運動，則稱為雙交滑移。動畫演示的就是螺型位錯雙交滑移及其增殖模型的情形。

任何類型的位錯均可進行滑移.(1)刃位錯的滑移過程（教材圖3.13）

∥b、b⊥

、滑移方向⊥

、滑移方向∥b，刃型位錯的滑移面就是位錯線與柏氏矢量所構成的平面，因此刃型位錯的滑移面是單一的。

(2)螺型位錯的滑移過程（教材圖3.14）

∥b、b∥

、滑移方向⊥

、滑移方向⊥

b，非單一滑移面。可發(fā)生交滑移。

(3)混合位錯的滑移過程（教材圖3.15）沿位錯線各點的法線方向在滑移面上擴展，滑動方向垂直于位錯線方向。但滑動方向與柏氏矢量有夾角。c、位錯的滑移(slippingofdisloction)總結(jié)小技巧：判斷位錯運動方向

判斷位錯運動后,它掃過的兩側(cè)的位移方向：根據(jù)位錯線的正向和柏氏矢量以及位錯運動方向來確定位錯掃過的兩側(cè)滑動的方向。可用右手定則判斷：食指指向位錯線正方向，中指指向位錯運動方向，拇指指向沿柏氏矢量方向位移的那一側(cè)的晶體。位錯線方向2、位錯的攀移位錯的攀移(climbingofdisloction):在垂直于滑移面方向上運動攀移的實質(zhì):構成刃型位錯多余半原子面的擴大和縮小，它是通過物質(zhì)遷移即原子或空位的擴散來實現(xiàn)的。刃位錯的攀移過程:如果有空位遷移到半原子面的下端，或者半原子面下端的原子擴散到別處時，半原子面縮小，即位錯向上移動，稱為正攀移；向