材料科學基礎(chǔ)第 三 章晶 體 缺 陷 (二)

1、第第 三三 章章 晶晶 體體 缺缺 陷陷 （二）（二） 位錯與伯氏矢量位錯與伯氏矢量 環(huán)境與材料工程學院環(huán)境與材料工程學院 秦連杰秦連杰 教授教授Tel. 6902239 3.2 位位 錯錯 位錯（位錯（dislocation）是一種線缺陷（是一種線缺陷（linear defect），它是），它是晶體中某處晶體中某處一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律錯排現(xiàn)象一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律錯排現(xiàn)象；錯；錯排區(qū)是細長的管狀畸變區(qū)，長度可達幾百至幾萬個原子間排區(qū)是細長的管狀畸變區(qū)，長度可達幾百至幾萬個原子間距距,寬僅幾個原子間距。寬僅幾個原子間距。 Dislocations are linear defec

2、ts, Dislocations could be EDGE, SCREW or MIXED character 位錯概念的提出用于解釋晶體的塑性變形即滑移。位錯概念的提出用于解釋晶體的塑性變形即滑移。位錯理位錯理論論是上個世紀材料科學最杰出的成就之一。是上個世紀材料科學最杰出的成就之一。 意義：意義：對材料的力學行為如塑性變形、強度、斷裂等起著對材料的力學行為如塑性變形、強度、斷裂等起著決定性的作用，對材料的擴散、相變過程有較大影響。決定性的作用，對材料的擴散、相變過程有較大影響。3.2 位位 錯錯 Dislocations are linear defects, Dislocations

3、could be EDGE, SCREW or MIXED character位錯概念的提出用于解釋晶體的塑性變形即滑移。位錯概念的提出用于解釋晶體的塑性變形即滑移。位錯理論位錯理論是上個世紀材料科學最杰出的成就之一。是上個世紀材料科學最杰出的成就之一。意義：意義：對材料的力學行為如塑性變形、強度、斷裂對材料的力學行為如塑性變形、強度、斷裂等起著決定性的作用，對材料的擴散、相變過程有等起著決定性的作用，對材料的擴散、相變過程有較大影響。較大影響。3.2.1 位錯的基本類型和特征位錯的基本類型和特征 位錯的類型位錯的類型 刃型位錯（刃型位錯（edge dislocation） 螺型位錯（螺型位錯

4、（screw dislocation） 混合位錯（混合位錯（mixed dislocation）1、刃型位錯、刃型位錯刃位錯的原子模型刃位錯的原子模型(1) Edge dislocation的產(chǎn)生的產(chǎn)生 完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(yīng)強度，從而促進了位錯理論的產(chǎn)生和發(fā)展。 晶體中晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線（即位錯線）已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線（即位錯線）若垂若垂直于滑移方向，則會存在一多余半排原子面，它象一把刀刃直于滑移方向，則會存在一多余半排原子面，它象一把刀刃插入晶體中，使此處上下兩部分晶體產(chǎn)生原子錯排，這種晶插入晶體中，使此處上下兩部分晶體產(chǎn)生原子錯排，這種晶

5、體缺陷稱為刃型位錯（體缺陷稱為刃型位錯（edge dislocation）。多余半排原子面在）。多余半排原子面在滑移面上方的稱正刃型位錯，記為滑移面上方的稱正刃型位錯，記為“”；相反，半排原子；相反，半排原子面在滑移面下方的稱負刃型位錯，記為面在滑移面下方的稱負刃型位錯，記為“”。（2） 刃型位錯定義刃型位錯定義滑移矢量滑移矢量*滑移矢量之滑移矢量之 伯氏矢量表示伯氏矢量表示法法用來描述位錯區(qū)域原子的畸變特征（包括畸變發(fā)生在什么晶向以及畸變有多大）的物理參量，稱為伯氏矢量（Burgers Vector）； 它是一個矢量，1939年由伯格斯（J. M. Burgers）率先提出。*滑移矢量之滑移

6、矢量之 伯氏矢量表示伯氏矢量表示法法 (1)選定位錯線的正方向()一般一般選定出紙面的方向為位錯線的選定出紙面的方向為位錯線的正向。正向。 (2)在實際晶體中作伯氏回路（Burgers circuit） (3)在完整晶體中按(2)中相同方向和步數(shù)作回路?；芈凡环忾]，由終點向起點作矢量，即為伯氏矢量。刃型位錯立體示意圖刃型位錯立體示意圖 伯氏矢量（伯氏矢量（Burgers vector）的確定：）的確定：刃型位錯伯氏矢量的確定(a) 有位錯的晶體 (b) 完整晶體 MNOPQMNOPQ伯氏矢量刃位錯的伯氏回路刃位錯的伯氏回路 刃型位錯有一個額外的（多余）半原子面。正刃型位錯有一個額外的（多余）半

7、原子面。正刃型位錯用刃型位錯用“”表示，負刃型位錯用表示，負刃型位錯用“”表示；表示；其正負只是相對而言。判斷用其正負只是相對而言。判斷用右手定則右手定則：食指指向食指指向位錯線方向，中指指向伯氏矢量方向，拇指指向多位錯線方向，中指指向伯氏矢量方向，拇指指向多余半原子面方向。余半原子面方向。 刃型位錯（形狀）可以是刃型位錯（形狀）可以是直線直線、折線折線或或曲線曲線。它與滑移方向、伯氏矢量垂直。它與滑移方向、伯氏矢量垂直。（3）刃型位錯特征：）刃型位錯特征： 滑移面是包含有位錯線和滑移矢量的平面滑移面是包含有位錯線和滑移矢量的平面。位錯位錯線與滑移矢量互相垂直線與滑移矢量互相垂直，它們構(gòu)成平面

8、只有一個。，它們構(gòu)成平面只有一個。 晶體中存在刃位錯后，位錯周圍的點陣發(fā)生彈性晶體中存在刃位錯后，位錯周圍的點陣發(fā)生彈性畸變，既有正應(yīng)變，也有負應(yīng)變。點陣畸變相對于多畸變，既有正應(yīng)變，也有負應(yīng)變。點陣畸變相對于多余半原子面是左右對稱的，其程度隨距位錯線距離增余半原子面是左右對稱的，其程度隨距位錯線距離增大而減小。就正刃型位錯而言，上方受壓大而減小。就正刃型位錯而言，上方受壓,下方受拉。下方受拉。 在位錯線周圍的畸變區(qū)每個原子具有較大的平均在位錯線周圍的畸變區(qū)每個原子具有較大的平均能量?；儏^(qū)是一個狹長的管道。能量?；儏^(qū)是一個狹長的管道。綜合而言刃型位錯具有以下幾個重要特征：綜合而言刃型位錯具

9、有以下幾個重要特征： (1) 刃形位錯有一個額外半原子面；刃形位錯有一個額外半原子面； (2) 刃形位錯線是一個具有一定寬度的細長刃形位錯線是一個具有一定寬度的細長晶格畸變管道，其中既有正應(yīng)變，又有切應(yīng)變；晶格畸變管道，其中既有正應(yīng)變，又有切應(yīng)變； (3) 位錯線與晶體滑移的方向垂直，即位錯位錯線與晶體滑移的方向垂直，即位錯線運動的方向垂直于位錯線。線運動的方向垂直于位錯線。 Burgers vector b is perpendicular to line dislocation vector . The slip plane is unique. Slip direction is per

10、pendicular to the dislocation line . 2、螺型位錯、螺型位錯 (1) 螺型位錯（螺型位錯（screw dislocation）的定義）的定義 晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線（即位錯線）若平行已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線（即位錯線）若平行于滑移方向于滑移方向，則在該處附近原子平面已扭曲為螺旋面，即位錯線附近的原子是按螺旋形式排列的，這種晶體缺陷稱為螺型位錯（screw dislocation）。 根據(jù)原子旋轉(zhuǎn)方向的不同，螺型位錯可分為左螺型和右螺型位錯。2、螺型位錯、螺型位錯 通常用拇指代表螺旋前進方向，其余四指代表螺旋通常用拇指代表螺旋前進方向，其余四指代表

11、螺旋方向，符合右手法則的稱右螺旋位錯；符合左手法則的方向，符合右手法則的稱右螺旋位錯；符合左手法則的稱為左螺旋位錯。稱為左螺旋位錯。 (2) 螺型位錯（螺型位錯（screw dislocation）的圖示）的圖示螺型位錯伯氏矢量的確定螺型位錯伯氏矢量的確定伯氏矢量(a) 有位錯的晶體有位錯的晶體 (b) 完整晶體完整晶體 螺型位錯無額外半原子面，螺型位錯無額外半原子面，原子錯排是呈軸對稱原子錯排是呈軸對稱的的。 根據(jù)位錯線附近呈螺旋形排列的原子的旋轉(zhuǎn)方向根據(jù)位錯線附近呈螺旋形排列的原子的旋轉(zhuǎn)方向不同，分為右旋和左旋螺型位錯：不同，分為右旋和左旋螺型位錯：左左(右右)法則法則，拇指拇指指向螺旋前

12、進的方向，而其余四指代表旋轉(zhuǎn)方向指向螺旋前進的方向，而其余四指代表旋轉(zhuǎn)方向，凡，凡符合右手法則的稱為右螺旋型位錯，凡符合左手法則符合右手法則的稱為右螺旋型位錯，凡符合左手法則的稱為左螺旋位錯。的稱為左螺旋位錯。 螺型位錯線與滑移矢量平行螺型位錯線與滑移矢量平行，因此一定是直線，因此一定是直線，而且而且位錯線的移動方向與晶體滑移方向互相垂直位錯線的移動方向與晶體滑移方向互相垂直。 (3) 螺型位錯的特點螺型位錯的特點純螺型位錯滑移面不是唯一的。凡純螺型位錯滑移面不是唯一的。凡包含螺型位錯包含螺型位錯線的平面都可以作為它的滑移面線的平面都可以作為它的滑移面。實際上，滑移。實際上，滑移通常是在那些原

13、子密排面上進行。通常是在那些原子密排面上進行。螺位錯線周圍的點陣也發(fā)生了彈性畸變，只有平螺位錯線周圍的點陣也發(fā)生了彈性畸變，只有平行于位錯線的行于位錯線的切應(yīng)變而無正應(yīng)變切應(yīng)變而無正應(yīng)變，即不會引起體，即不會引起體積膨脹和收縮，且在垂直于位錯線的平面投影上，積膨脹和收縮，且在垂直于位錯線的平面投影上，看不到原子的位移，看不出有缺陷?？床坏皆拥奈灰?，看不出有缺陷。螺型位鍺周螺型位鍺周圍的點陣畸變隨離位錯線距離的增加而急劇減少，圍的點陣畸變隨離位錯線距離的增加而急劇減少，故它也是包含幾個原子寬度的線缺陷。故它也是包含幾個原子寬度的線缺陷。比較：螺形位錯的特征比較：螺形位錯的特征 (1) 螺形位錯

14、沒有額外半原子面；螺形位錯沒有額外半原子面；(2) 螺形位錯線是一個具有一定寬度的細長的晶格螺形位錯線是一個具有一定寬度的細長的晶格畸變管道，其中只有切應(yīng)變，而無正應(yīng)變；畸變管道，其中只有切應(yīng)變，而無正應(yīng)變；(3) 位錯線與滑移方向平行，位錯線運動的方向與位錯線與滑移方向平行，位錯線運動的方向與位錯線垂直。位錯線垂直。 Burgers vector b is parallel to the line vector of the dislocation. The slip plane cannot be defined uniquely. Slip direction is parallel t

15、o b. Dislocation line moves perpendicular to b.Screw dislocation:3、混合位錯、混合位錯（mixed dislocation）定義定義 晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線（即位錯線）既不平行也不垂直于滑移方向，即滑移矢量與位錯線成任意角度，這種晶體缺陷稱為混合型位錯（mixed dislocation）?；旌闲臀诲e可分解為刃型位錯分量和螺型位錯分量，它們分別具有刃型位錯和螺型位錯的特征。 混合型位錯混合型位錯(2) 混合位錯特征：混合位錯可分為刃型分量和螺型分量，它們分別具有刃位錯和螺位錯的特征。刃刃:b ; 螺螺: b。 位錯環(huán)位

16、錯環(huán)(dislocation loop)是一種典型的混合位錯。 晶體中的位錯環(huán)晶體中的位錯環(huán)(a) 晶體的局部滑移形成位錯環(huán)晶體的局部滑移形成位錯環(huán) (b) 位錯環(huán)各位錯環(huán)各部分的結(jié)構(gòu)，滑移面上的伯氏矢量為部分的結(jié)構(gòu)，滑移面上的伯氏矢量為b思考：思考：特征點特征點A、B、C、D處分別為何種位錯？處分別為何種位錯？總結(jié)：用伯氏矢量判斷位錯類型總結(jié)：用伯氏矢量判斷位錯類型用伯氏矢量判斷位錯類型用伯氏矢量判斷位錯類型: (1) 刃型位錯刃型位錯 ebe 右手法則右手法則:食指指向位錯線方向，中指指向伯氏矢量方向，食指指向位錯線方向，中指指向伯氏矢量方向，拇指指向代表多余半面子面位向，向上為正，向下為

17、負。拇指指向代表多余半面子面位向，向上為正，向下為負。 (2) 螺型位錯螺型位錯 s bs 正向（方向相同）為右螺旋位錯，負向（方向相反）為正向（方向相同）為右螺旋位錯，負向（方向相反）為左螺旋位錯。左螺旋位錯。 (3) 混合位錯混合位錯 伯氏矢量與位錯線方向成夾角伯氏矢量與位錯線方向成夾角 刃型分量刃型分量 bebsin 螺型分量螺型分量 bsbcos 用用矢量圖解法表示位錯矢量圖解法表示位錯:數(shù)量積、向量積等數(shù)量積、向量積等3.2.2 伯氏矢量的特性伯氏矢量的特性 伯氏矢量的物理意義伯氏矢量的物理意義: 是一個反映位錯性質(zhì)以及由位錯是一個反映位錯性質(zhì)以及由位錯引起的晶格畸變大小的物理量。引

18、起的晶格畸變大小的物理量。 伯氏矢量特性伯氏矢量特性: (1) 用伯氏矢量可以表示位錯區(qū)域晶格畸變總量的大小。用伯氏矢量可以表示位錯區(qū)域晶格畸變總量的大小。伯氏矢量可表示位錯性質(zhì)和取向，即晶體滑移方向伯氏矢量可表示位錯性質(zhì)和取向，即晶體滑移方向。伯。伯氏矢量越大，位錯周圍晶體畸變越嚴重。氏矢量越大，位錯周圍晶體畸變越嚴重。 (2) 伯氏矢量具有伯氏矢量具有守恒性守恒性。即一條位錯線的伯氏矢量恒。即一條位錯線的伯氏矢量恒定不變。定不變。伯氏回路任意擴大、移動，只要在擴大和移動過程伯伯氏回路任意擴大、移動，只要在擴大和移動過程伯氏回路任意擴大、移動，只要在擴大和移動過程不和原位氏回路任意擴大、移動

19、，只要在擴大和移動過程不和原位錯線或其它位錯線相遇，由它確定的伯氏矢量也不會改變，錯線或其它位錯線相遇，由它確定的伯氏矢量也不會改變，這就是伯氏矢量的守恒性。這就是伯氏矢量的守恒性。(3) 伯氏矢量的伯氏矢量的唯一性唯一性。即一根位錯線具有唯一的伯氏。即一根位錯線具有唯一的伯氏矢量。矢量。伯氏矢量是位錯線的一個特征量，可以用它來明確地定義位錯的類型：b = 0 刃位錯；b = b 右螺位錯；b = -b 左螺位錯；位錯線和其伯氏矢量既非垂直又非平行的是混合位錯。 (4) 伯氏矢量守恒定律。伯氏矢量守恒定律。 位錯分解位錯分解 位錯交于一點位錯交于一點位錯結(jié)點：位錯結(jié)點：b2+b3=b1b1b3

20、b21b2b3b (5) 位錯的位錯的連續(xù)性連續(xù)性: 可以形成位錯環(huán)、連接于其他位可以形成位錯環(huán)、連接于其他位錯、終止于晶界或露頭于表面，但不能中斷于晶體錯、終止于晶界或露頭于表面，但不能中斷于晶體內(nèi)內(nèi).(6) 可用伯氏矢量判斷位錯類型可用伯氏矢量判斷位錯類型 刃型位錯刃型位錯: ebe，右手法則判斷正負右手法則判斷正負 螺型位錯螺型位錯: s bs，二者同向右旋，反向二者同向右旋，反向左旋。左旋。(7) 伯氏矢量表示晶體滑移方向和大小。大?。翰鲜噶勘硎揪w滑移方向和大小。大?。簗b|，方向：伯氏矢量方向。，方向：伯氏矢量方向。 伯氏矢量的表示方法與晶向指數(shù)相似，只不過晶向伯氏矢量的表示方法

21、與晶向指數(shù)相似，只不過晶向指數(shù)沒有指數(shù)沒有“大小大小”的概念，而伯氏矢量必須在晶向指數(shù)的概念，而伯氏矢量必須在晶向指數(shù)的基礎(chǔ)上把矢量的模也表示出來，因此的基礎(chǔ)上把矢量的模也表示出來，因此伯氏矢量的大小伯氏矢量的大小和方向要用它在各個晶軸上的分量和方向要用它在各個晶軸上的分量，即點陣矢量，即點陣矢量a，b和和c來表示。對于立方晶系，由于來表示。對于立方晶系，由于a=b=c，故伯氏矢量可表，故伯氏矢量可表示為示為 ，其中，其中n為正整數(shù)，為正整數(shù)，uvw是與伯氏矢量是與伯氏矢量b同向的晶向指數(shù)。伯氏矢量的模同向的晶向指數(shù)。伯氏矢量的模 表示表示位錯的強度。位錯的強度。 伯氏矢量表示法伯氏矢量表示法

22、:實際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯實際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯1、實際晶體中位錯的柏氏矢量、實際晶體中位錯的柏氏矢量 實際晶體中位錯的柏氏矢量大小與方向，必須連接一個原子平衡位置到另一個原子平衡位置，并且位錯能量Eb2 , 柏氏矢量越小越穩(wěn)定。 伯氏矢量等于單位點陣矢量的位錯稱為單位位錯 ( dislocation)；整數(shù)倍的位錯為全位錯(perfect dislocation)；不為整數(shù)倍的為不全位錯(部分位錯 partial dislocation)。典型晶體結(jié)構(gòu)中單位位錯的柏氏矢量典型晶體結(jié)構(gòu)中單位位錯的柏氏矢量F全位錯全位錯Perfect dislocation 把點陣矢量整數(shù)倍的位錯把點陣矢量整數(shù)倍的位

23、錯 (8) 刃型位錯滑移面為刃型位錯滑移面為與伯氏矢量所構(gòu)成的平面，與伯氏矢量所構(gòu)成的平面，只有一個；螺型位錯滑移面不定，多個。只有一個；螺型位錯滑移面不定，多個。 (9) 伯氏矢量可以定義為：位錯為伯氏矢量不為伯氏矢量可以定義為：位錯為伯氏矢量不為0的晶體缺陷。的晶體缺陷。Question: How to determine the nature of dislocation if the dislocation line is curved?3.2.3 位錯密度位錯密度 晶體中的位錯組態(tài)常晶體中的位錯組態(tài)常是位錯網(wǎng)絡(luò)。在晶體中的位錯組態(tài)常晶體中的位錯組態(tài)常是位錯網(wǎng)絡(luò)。在經(jīng)強烈冷加工后，晶體

24、中經(jīng)常出現(xiàn)象發(fā)團一樣的位錯經(jīng)強烈冷加工后，晶體中經(jīng)常出現(xiàn)象發(fā)團一樣的位錯“纏纏結(jié)結(jié)”。 單位體積中含位錯的總長度稱位錯密度單位體積中含位錯的總長度稱位錯密度(body density)，/VLL V式中：LV是體位錯密度；L是位錯線的總長度；V是晶體的體積。另一種有時使用更為方便的定義是：在另一種有時使用更為方便的定義是：在單位面積上截過的位錯數(shù)目單位面積上截過的位錯數(shù)目 (surface density) 。式中：是穿過截面的位錯數(shù)；是截面面式中：是穿過截面的位錯數(shù)；是截面面積。位錯密度的單位是積。位錯密度的單位是cm-2。/An A 如果所有的位錯線平行且垂直于表面，這兩種定義的密度值是相

25、同的。對于完全隨機排列的位錯組態(tài)，體密度是面密度的2倍。 在充分退火的金屬晶體中通常在106108 cm-2之間。位錯密度隨塑性變形而快速增加，強烈冷加工金屬的典型值約為10111012 cm-2。在非金屬晶體中通常低些。思考：1、Bubble pattern Can you tell where and what are the defects (dislocation，vacancy，substitutional solutes and interstitial solutes)?煙臺大學煙臺大學 Qinlj3、如圖所示，位錯環(huán)、如圖所示，位錯環(huán)ABCD位于位于EFGH滑移面上，位錯線滑移

26、面上，位錯線的方向畫于圖中，已知位錯的方向畫于圖中，已知位錯環(huán)環(huán)ABCD的伯氏矢量為的伯氏矢量為b，外，外加切應(yīng)力為加切應(yīng)力為 ，方向見圖，試，方向見圖，試求：求：位錯環(huán)的各邊位錯環(huán)的各邊AB、BC、CD、DA分別是什么類型的分別是什么類型的位錯；位錯；ABDCEFHG b 2、在、在500oC(773K)所做的擴散實驗指出，在所做的擴散實驗指出，在1010個原于中有一個個原于中有一個原子具有足夠的激活能可以跳出其平衡位置而進入間隙位置。在原子具有足夠的激活能可以跳出其平衡位置而進入間隙位置。在600oC，此比例會增加到，此比例會增加到109。 (1)求此跳躍所需要的激活能求此跳躍所需要的激活

27、能? (2)在在700具有足夠能量的原子所占的比例為多少具有足夠能量的原子所占的比例為多少?答案：答案： 4、如圖，位錯環(huán)的伯氏矢量正好處于滑移面上。、如圖，位錯環(huán)的伯氏矢量正好處于滑移面上。（1）判斷各段位錯線的性質(zhì)。（）判斷各段位錯線的性質(zhì)。（2）在圖中所示切應(yīng)力）在圖中所示切應(yīng)力的作用下，位錯線將如何移動。（的作用下，位錯線將如何移動。（3）該位錯環(huán)運動出）該位錯環(huán)運動出晶體后，晶體的外形將發(fā)生怎樣的改變。晶體后，晶體的外形將發(fā)生怎樣的改變。 位錯的觀察位錯的觀察早期對位錯的觀察的例子：早期對位錯的觀察的例子：氟化鋰表面浸蝕出的氟化鋰表面浸蝕出的位錯露頭的浸蝕坑位錯露頭的浸蝕坑 KCl晶

28、體是透明的，用雜質(zhì)晶體是透明的，用雜質(zhì)“輟飾輟飾”位錯以便可以見到位錯以便可以見到它（白色）。位錯形成網(wǎng)絡(luò)）它（白色）。位錯形成網(wǎng)絡(luò)）位錯的觀察-間接觀測間接觀測 該圖展示了在干涉顯微鏡下，經(jīng)上述方法制備得到硅片表面位錯腐蝕坑的形態(tài)，根據(jù)腐蝕坑邊緣的形狀可以確定硅片的晶體學取向橢圓形代表硅片表面為(100)晶面，三角形代表硅片表面為(111)晶面。位錯的觀察-直接觀測直接觀測 利用透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，簡稱TEM）可直接觀察到材料微結(jié)構(gòu)中的位錯。 用TEM觀察位錯時，放大倍數(shù)一般選在5萬到30萬倍之間，這遠未達到TEM放

29、大倍數(shù)的極限。 場離子顯微鏡（場離子顯微鏡（Field ion microscopy，簡稱FIM）和原子探針（原子探針（atom probe）技術(shù)提供了放大倍數(shù)更高（一般在300萬倍以上）的觀測方法，可在原子尺度對材料表面的位錯進行直接觀測。 煙臺大學煙臺大學 Qinlj煙臺大學煙臺大學 Qinlj位錯理論之解釋位錯理論之解釋 滑滑 移移 是指在外力作用下晶體沿是指在外力作用下晶體沿某些特定的晶面和晶向相某些特定的晶面和晶向相對滑開的形變方式。對滑開的形變方式。 滑滑 移移 面面位錯理論之解釋位錯理論之解釋 滑滑 移移 滑移的特定晶面稱滑移的特定晶面稱滑移面滑移面，特定晶向稱，特定晶向稱滑移方

30、向滑移方向。滑移面和滑移方向合稱為滑移要素（滑移系）?；泼婧突品较蚝戏Q為滑移要素（滑移系）。對于一對于一定的晶體結(jié)構(gòu)定的晶體結(jié)構(gòu)，不論載荷大小或載荷的取向如何，不論載荷大小或載荷的取向如何，滑移滑移要素的類型一般都是確定的要素的類型一般都是確定的。在一般情況下，滑移面和。在一般情況下，滑移面和滑移方向是晶體的密排和較密排的面及密排方向。滑移方向是晶體的密排和較密排的面及密排方向。 在一定的晶體中，越是密排的晶面，晶面間距越大，晶在一定的晶體中，越是密排的晶面，晶面間距越大，晶面間的原子結(jié)合力越小，越是密排的晶向，滑移矢量也越小，面間的原子結(jié)合力越小，越是密排的晶向，滑移矢量也越小，滑移越容

31、易進行?；圃饺菀走M行。 體心立方體體心立方體晶格原子排列晶格原子排列最密的晶面族和晶向族是最密的晶面族和晶向族是110和和。它們可以成為滑移面和滑移方向。因為每。它們可以成為滑移面和滑移方向。因為每個滑移面上有兩個滑移方向，而個滑移面上有兩個滑移方向，而110有六個面，所以，有六個面，所以，體心立方體晶格有體心立方體晶格有62=12滑移系?；葡怠?對于對于面心立方晶格面心立方晶格，晶面族，晶面族111原子排列最密原子排列最密，共有，共有四個晶面，每個晶面上有三個原子排列四個晶面，每個晶面上有三個原子排列最密方向（如最密方向（如），），所以，也有所以，也有43=12個滑移系。個滑移系。 密排

32、六方晶格密排六方晶格情況較為復(fù)雜，其具體的滑移面和三個情況較為復(fù)雜，其具體的滑移面和三個滑移方向常因具體金屬的晶格常數(shù)和所在溫度不同而發(fā)生滑移方向常因具體金屬的晶格常數(shù)和所在溫度不同而發(fā)生變化。但總的來說只有一個滑移面和三個滑移方向。密排變化。但總的來說只有一個滑移面和三個滑移方向。密排六晶格有六晶格有13=3個滑移系。個滑移系。晶體的理論切變強度：晶體的理論切變強度：2Gm一般金屬：一般金屬： m=104105MPa實際金屬單晶：實際金屬單晶： 110MPa剛性相對滑動模型剛性相對滑動模型 晶體（如晶體（如Cu單晶）作剛性滑移單晶）作剛性滑移所需的臨界切應(yīng)力值（所需的臨界切應(yīng)力值（1540M

33、Pa）與實際滑移測定的值（與實際滑移測定的值（1MPa）相差）相差巨大，使人們對理想晶體模型及其巨大，使人們對理想晶體模型及其滑移方式產(chǎn)生懷疑，認識到滑移方式產(chǎn)生懷疑，認識到晶體中晶體中原子排列絕非完全規(guī)則，滑移也不原子排列絕非完全規(guī)則，滑移也不是兩個原子面之間集體的相對移動是兩個原子面之間集體的相對移動。位錯理論的產(chǎn)生位錯理論的產(chǎn)生 晶體內(nèi)部一定存在著很多缺陷晶體內(nèi)部一定存在著很多缺陷(defect)，即薄弱環(huán)節(jié)，它們，即薄弱環(huán)節(jié)，它們使滑移使滑移(slip)即塑性變形即塑性變形(plastic deformation)不需作兩個原子面不需作兩個原子面之間的整體移動，在低的應(yīng)力條件下就能進行，這種內(nèi)部缺陷之間的整體移動，在低的應(yīng)力條件下就能進行，這種內(nèi)部缺陷就是位錯（就是位錯（dislocation）。）。引入位錯的意義引入位錯的意