浙大材料科學(xué)基礎(chǔ)課件part5

浙大材料科學(xué)基礎(chǔ)課件part5浙大材料科學(xué)基礎(chǔ)課件part5浙大材料科學(xué)基礎(chǔ)課件part5資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月浙大材料科學(xué)基礎(chǔ)課件part5版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：層狀硅酸鹽的判據(jù)：骨架狀硅酸鹽：一類[SiO4]4-四面體單元的四個(gè)角都相互連接的硅酸鹽礦物。典型代表氧化硅氧化硅的四種結(jié)構(gòu)：石英（REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖1-72）、鱗石英（REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖1-52）、方石英（\o"graphic"動(dòng)畫1，\o"graphic"動(dòng)畫2，REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖1-49）和柯石英（四元環(huán)是基本單元，如REF_Ref4h
*MERGEFORMAT圖1-73，晶胞有四個(gè)層面組成，如REF_Ref3h
*MERGEFORMAT圖1-74所示，具有很大的通道，是形成長(zhǎng)石和分子篩礦物的基礎(chǔ)）長(zhǎng)石類礦物：基于柯石英的開放結(jié)構(gòu)，1/4到1/2的[SiO4]4-被[AlO4]5-所取代（但陽(yáng)離子（M或M2+）總數(shù)對(duì)Si和Al的總和比總是1/4），不足電荷由堿金屬(Li+,Na+,K+)或堿土金屬(Ca2+,Ba2+)補(bǔ)充，陽(yáng)離子填充在柯石英骨架結(jié)構(gòu)的通道中。氧化硅轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)石礦物簡(jiǎn)式：SiO2(柯石英) 五、高分子晶體高分子的基本形態(tài)是以雙鍵打開的有機(jī)分子為結(jié)構(gòu)單元的線性連接，這些結(jié)構(gòu)單元（鏈節(jié)）是大分子中線性重復(fù)的基本單位。通常這樣的大分子有數(shù)千或上萬(wàn)個(gè)結(jié)構(gòu)單元，具有極高的分子量，因此這類材料稱為高分子材料或高聚物材料。

(一)高分子晶體的形成乙烯CH2=CH2、CH2=CHR（R為取代H的有機(jī)基團(tuán)）n(CH2=CHR)(CH2--CHR)n基本形態(tài)：雙鍵打開的有機(jī)分子為結(jié)構(gòu)單元的線性重復(fù)連接，有數(shù)千上萬(wàn)結(jié)構(gòu)單元，具極高分子量高分子材料特點(diǎn)：很多獨(dú)立分子組成。長(zhǎng)鏈大分子結(jié)構(gòu)單元完全一致稱均聚；兩種以上的結(jié)構(gòu)單元混合組成稱共聚。高分子結(jié)構(gòu)單元連接特點(diǎn)：鏈節(jié)間通常飽和共價(jià)鍵（一次鍵）。大分子間或同一大分子不同鏈段間僅有二次分子力（范氏力等）。結(jié)構(gòu)形態(tài)：二次分子力弱，難使大分子形成有序的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。易見結(jié)構(gòu)是無(wú)規(guī)線團(tuán)和線團(tuán)的交纏（非晶區(qū)）。結(jié)晶特性：同一分子的不同鏈段或不同分子的某些鏈段間平行排列時(shí)，弱二次分子力能將這些鏈段排列成局部的結(jié)晶區(qū)域?？梢娨粋€(gè)結(jié)晶區(qū)域可能由同一大分子不同鏈段組成折疊鏈晶區(qū)，亦或不同分子的某些鏈段組成纓束狀晶區(qū)。如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖1-75所示結(jié)晶型高分子：絕大多數(shù)情況下，高分子材料不具有100%的結(jié)晶態(tài)。具有一定結(jié)晶度的高分子屬于結(jié)晶型高分子。聚苯乙烯不含任何結(jié)晶區(qū)域，屬非結(jié)晶型高分子。低密度聚乙烯有少量的結(jié)晶區(qū)域。高密度聚乙烯的結(jié)晶度可達(dá)50%。聚丙烯的結(jié)晶度可達(dá)60%。尼龍6/6的結(jié)晶度更高。在某些特殊場(chǎng)合，高密度聚乙烯在鏈段間二次力的作用下能形成高分子單晶，實(shí)現(xiàn)高分子鏈段完全有序排列。(二)高分子晶體的形態(tài)高分子晶體特點(diǎn)：高分子晶體屬于分子晶體的類型。大分子包含若干鏈節(jié)的鏈段的規(guī)則排列比金屬材料的原子排列和無(wú)機(jī)材料中小分子的排列復(fù)雜得多。理想聚乙烯晶體的結(jié)構(gòu)：如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖1-76中所示，并行排列的三支聚乙烯鏈段中可找到斜方的晶胞，它是晶體三維延伸的最小周期。C原子外電子的色散和誘導(dǎo)作用實(shí)現(xiàn)結(jié)晶化，結(jié)晶度低。尼龍6/6晶體的結(jié)構(gòu)：>NH和OC<形成鍵(氫橋)。周期出現(xiàn)的氫橋有助于相鄰兩排鏈段平行排列結(jié)晶，結(jié)晶度高。尼龍6/6晶體形成示意如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖1-77所示尼龍6/6的縮聚反應(yīng)：高分子晶體形貌：結(jié)晶高分子較多地具有球晶的形貌。一個(gè)球晶由沿半徑垂直方向的多層晶片組成。晶片內(nèi)是纓束狀晶區(qū)或折疊鏈晶區(qū)。晶片間是無(wú)定形的非晶區(qū)偏振光顯微鏡下聚乙烯球晶如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖1-78所示高分子晶體的描述及特點(diǎn)：用本章前述各種晶體參數(shù)描述。但對(duì)稱性比金屬和無(wú)機(jī)材料差，內(nèi)含大量非晶區(qū)域。晶胞點(diǎn)陣參數(shù)和晶面指數(shù)的定義欠明確，同質(zhì)異構(gòu)變化復(fù)雜第二章晶體的不完整性實(shí)際晶體中原子的排列或多或少地存在著偏離理想結(jié)構(gòu)的區(qū)域，不可能象理想晶體一樣規(guī)則和完整，而是出現(xiàn)了不完整性，例如：晶界，單晶也有微裂縫、雜質(zhì)、熱振動(dòng)缺陷：晶體中偏離完整性的區(qū)域，即造成晶體點(diǎn)陣周期勢(shì)場(chǎng)畸變的一切因素缺陷的特征：缺陷是隨著各種條件的改變而不斷變動(dòng)的，有些缺陷可以產(chǎn)生、發(fā)展、運(yùn)動(dòng)和交互作用，而且能合并和消失。缺陷的存在，會(huì)嚴(yán)重影響著晶體性質(zhì)；總體看晶體仍可認(rèn)為是接近完整的；晶體缺陷仍可以用相當(dāng)確切的幾何圖象來(lái)描述。晶體缺陷分類：(1)點(diǎn)缺陷（零維缺陷）。其特點(diǎn)是在X、Y、Z三個(gè)方向上的尺寸都很小(相當(dāng)于原子的尺寸)；(2)線缺陷（一維缺陷）。其特點(diǎn)是在兩個(gè)方向上的尺寸很小，另一個(gè)方向上的尺寸相對(duì)很長(zhǎng)；(3)面缺陷（二維缺陷）。其特點(diǎn)是在一個(gè)方向上的尺寸很小，另外兩個(gè)方向上的尺寸很大。\o"graphic"不同缺陷的示意描示§2-1點(diǎn)缺陷\o"graphic"理想晶體中的一些原子被外界（\o"graphic"大、\o"graphic"?。┰铀妫蛘咴赲o"graphic"晶格間隙中摻入原子，或者留有\(zhòng)o"graphic"原子空位，破壞了有規(guī)則的周期性排列，引起質(zhì)點(diǎn)間勢(shì)場(chǎng)的畸變。點(diǎn)缺陷：晶體結(jié)構(gòu)的不完整僅僅局限在原子位置點(diǎn)缺陷的類型(一)熱缺陷，主要是產(chǎn)生了\o"graphic"空位和\o"graphic"間隙原子；(二)組成缺陷，即摻入了雜質(zhì)離子(\o"graphic"大、\o"graphic"小)；(三)電子缺陷，電子的能量狀態(tài)發(fā)生了變化；(四)非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷，由化合物的非化學(xué)計(jì)量引起空位和間隙原子，常伴有電荷的轉(zhuǎn)移。熱缺陷熱缺陷的產(chǎn)生：原子一定溫度下熱振動(dòng)，能量是按麥克斯威爾—波茲曼分布出現(xiàn)起伏，總有一些高能量原子，離開平衡位置，造成缺陷熱缺陷兩種主要形態(tài)：\o"graphic"弗倫克爾缺陷：原子離開平衡位置后，擠到格子點(diǎn)的間隙中，形成間隙離子，而原來(lái)位置上形成空位，成對(duì)產(chǎn)生。見REF_Ref2h
*MERGEFORMAT圖2-1(a)\o"graphic"肖特基缺陷：原子獲得較大能量，移到表面外新的位置上去，原來(lái)位置則形成空位，空位逐漸轉(zhuǎn)移到內(nèi)部，體積增加。見REF_Ref2h
*MERGEFORMAT圖2-1(b)上述熱缺陷是一種位置缺陷，也即原子或離子離開了自己原有的位置而處在其它位置上。其它類型：間隙離子從晶格表面跑到內(nèi)部去，這樣的缺陷就只有間隙原子而無(wú)空位了；有幾個(gè)空位同時(shí)合并在一起的缺陷在晶體中，幾種缺陷可以同時(shí)存在，但通常有一種是主要的。一般說(shuō)，正負(fù)離子半徑相差不大時(shí)，肖特基缺陷是主要的。兩種離子半徑相差大時(shí)弗倫克爾缺陷是主要的。(二)組成缺陷組成缺陷的產(chǎn)生：雜質(zhì)原子和本征原子的性質(zhì)不同，故它不僅破壞了原子有規(guī)則的排列，而且使雜質(zhì)離子周圍的周期勢(shì)場(chǎng)發(fā)生改變，從而形成缺陷。類型：間隙雜質(zhì)原子及置換雜質(zhì)原子兩種，見REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-2(三)電荷缺陷缺陷的產(chǎn)生：有些化合物，電子得到能量而被激發(fā)到高能量狀態(tài)，此時(shí)在電子原來(lái)所處的能量狀態(tài)相當(dāng)于留下了一個(gè)電子空穴，帶正電荷。因此在它們附近形成了一個(gè)附加電場(chǎng)，引起周期勢(shì)場(chǎng)的畸變，造成了缺陷(四)非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷缺陷的產(chǎn)生：一些易變價(jià)的化合物，通過自身的變價(jià)（電荷轉(zhuǎn)移），很容易形成空位和間隙原子，造成組成上的非化學(xué)計(jì)量化，引起了晶體內(nèi)勢(shì)場(chǎng)的畸變。二、點(diǎn)缺陷的反應(yīng)與濃度平衡熱缺陷熱缺陷是熱起伏引起，在熱平衡條件下，熱缺陷多少僅和溫度有關(guān)熱缺陷的平衡濃度：空位的形成自由焓變化：其中，完整單質(zhì)晶體原子數(shù)N，溫度TK，形成n個(gè)孤立空位，每個(gè)空位的形成能是DE組態(tài)熵或混和熵，振動(dòng)熵DSn。平衡時(shí)，，故有：當(dāng)n<<N，有：其它缺陷也可得出類似結(jié)果。缺陷表示符號(hào)：——空位；——所討論的原子（離子）；——電子；——空穴；下標(biāo)——空位或原子所在的位置(i——處于間隙位)；上標(biāo)——所討論原子或空位所帶的電荷；撇“’”——負(fù)電荷，點(diǎn)“·”——正電荷。例：1、原子空位：VM；2、間隙原子：Mi；3、置換原子：MM2，4、自由電子及電子空穴：和；5、帶電缺陷：和；和缺陷反應(yīng)：可以用化學(xué)反應(yīng)式，質(zhì)量作用定律描述缺陷方程遵守的基本原則：1、位置關(guān)系2、位置增殖3、質(zhì)量平衡4、電中性5、表面位置肖特基缺陷平衡方程：，因?yàn)椋蚀?；若氧化物MO形成肖特基缺陷：；對(duì)MgO：弗倫克爾缺陷平衡方程：，對(duì)AgBr：；(二)組成缺陷和電子缺陷雜質(zhì)原子破壞了周期勢(shì)場(chǎng)形成不同類型的缺陷。對(duì)硅晶體：摻五價(jià)磷和三價(jià)硼有；有反應(yīng)方程可對(duì)缺陷形成進(jìn)行分析，但最終還需經(jīng)實(shí)際判別確認(rèn)示例：（確定實(shí)際缺陷形成方程）CaCl2在KCl中的可能溶解過程：（Ca占K位，據(jù)位置關(guān)系，一K位是空的）(三)非化學(xué)計(jì)量缺陷與色心非化學(xué)計(jì)量化合物：不符合定比定律。負(fù)離子與正離子的比，不是一個(gè)簡(jiǎn)單固定的關(guān)系色心：由電子補(bǔ)償而引起的一種缺陷，常產(chǎn)生顏色幾種典型非化學(xué)計(jì)量缺陷：1、負(fù)離子缺位，金屬離子過剩TiO2、ZrO2就會(huì)產(chǎn)生這種缺陷。分子式可以寫為TiO2-x，ZrO2-x化學(xué)的觀點(diǎn)看：Ti2O3在TiO2中的固溶體化學(xué)計(jì)量的觀點(diǎn)看：存在氧空位。也可看作為了保持電中性，部分Ti4+由于得到電子降價(jià)為Ti3+注意：這個(gè)電子并不是固定在一個(gè)特定的鈦離子上，而是容易從一個(gè)位置遷移到另一個(gè)位置；可看作是負(fù)離子空位周圍束縛了過剩電子，如REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-3所示色心F-色心：一個(gè)負(fù)離子空位和一個(gè)在此位置上的電子組成。如REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-4所示，NaCl在Na汽中加熱，得到黃棕色缺陷反應(yīng)：2、間隙正離子，金屬離子過剩Zn1+xO和Cd1+xO屬于這種類型。過剩的金屬間隙正離子，束縛等價(jià)電子，這也是一種色心。如(REF_Ref6h
*MERGEFORMAT圖2-5a)所示缺陷反應(yīng)：如Zn離子化不足，有與實(shí)驗(yàn)符3、間隙負(fù)離子，負(fù)離子過剩目前只發(fā)現(xiàn)UO2+x具有這樣的缺陷，兩個(gè)電子空穴被吸引到這空位的周圍，形成一種V-色心。如(REF_Ref6h
*MERGEFORMAT圖2-5b)所示缺陷反應(yīng)：4、正離子空位，負(fù)離子過剩Cu2O、FeO屬于這種類型的缺陷。如(REF_Ref6h
*MERGEFORMAT圖2-5c)所示缺陷反應(yīng)：§2-2位錯(cuò)位錯(cuò)：原子行列間相互滑移，不再符合理想晶格的有序的排列，為線缺陷（\o"graphic"實(shí)際位錯(cuò)移動(dòng)示意圖）位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)類型位錯(cuò)最重要、最基本的形態(tài)有刃形位錯(cuò)和螺形位錯(cuò)兩種，另有介于它們之間的混合型位錯(cuò)等刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)：滑移面和未滑移面交界處的一條交界線（\o"graphic"如動(dòng)畫所示），也即一個(gè)多余半原子面與滑移面相交的交線上，由于原子失掉正常的相鄰關(guān)系，形成的晶格缺陷。它與滑移方向垂直。如REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-6表示一塊單晶體中刃型位錯(cuò)的情況（\o"graphic"動(dòng)畫），相應(yīng)的原子關(guān)系如REF_Ref6h
*MERGEFORMAT圖2-7所示。在REF_Ref1h
*MERGEFORMAT圖2-8中畫出了包含位錯(cuò)線并與滑移面垂直的一組原子面，通過它可以進(jìn)一步看清\o"graphic"與刃型位錯(cuò)相聯(lián)系的多余半原子面，\o"graphic"及其產(chǎn)生。刃型位錯(cuò)的正負(fù)：多余半原子面在滑移面上邊的刃型位錯(cuò)稱為正刃型位錯(cuò)，反之稱為負(fù)刃型位錯(cuò)位錯(cuò)核心：畸變?cè)谖诲e(cuò)中心處最大，隨著距離的增大逐漸減小。一般是原子錯(cuò)排嚴(yán)重到失掉正常相鄰關(guān)系的區(qū)域(二)螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)：滑移面和未滑移面交界處的一條交界線（\o"graphic"如動(dòng)畫所示），它所貫穿的一組原來(lái)是平行的晶面變成了一個(gè)以此為軸的螺旋面，原子失掉正常的相鄰關(guān)系，形成的晶格缺陷。它與滑移方向平行。如REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-9表示一塊單晶體中螺型位錯(cuò)的情況，相應(yīng)的原子關(guān)系如REF_Ref6h
*MERGEFORMAT圖2-10所示。在REF_Ref1h
*MERGEFORMAT圖2-11中畫出了被位錯(cuò)線所貫穿的一組原來(lái)是平行的晶面變成了一個(gè)以位錯(cuò)線為軸的螺旋面。螺型位錯(cuò)的左右旋：螺旋面為右旋的為右旋螺型位錯(cuò)，反之為左旋螺型位錯(cuò)兩種位錯(cuò)的不同：螺型位錯(cuò)只引起剪切畸變，而不引起體積的膨脹和收縮。與刃型位錯(cuò)不同螺型位錯(cuò)的晶體生長(zhǎng)特點(diǎn)：蜷線臺(tái)階,如REF_Ref1h
*MERGEFORMAT圖2-13(三)混合型位錯(cuò)位錯(cuò)線既不是平行也不是垂直于滑移方向的特殊情況混合型位錯(cuò)：位錯(cuò)線與滑移方向既不平行也不垂直，原子排列介于螺型位錯(cuò)與刃型位錯(cuò)之間，其在晶體中的情況如REF_Ref1h
*MERGEFORMAT圖2-14所示，原子狀態(tài)如REF_Ref1h
*MERGEFORMAT圖2-15所示，\o"graphic"位錯(cuò)的移動(dòng)狀態(tài)如動(dòng)畫所示。(四)Burgers回路與位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)特征Burgers回路：在好區(qū)中圍繞位錯(cuò)作一閉合回路，回路的每一步，都連接相鄰的同類原子，并且始終保持在晶體的好區(qū)，這個(gè)回路稱Burgers回路（\o"graphic"螺型位錯(cuò)與\o"graphic"刃型位錯(cuò)）Burgers矢量：反映含與不含位錯(cuò)的兩個(gè)晶體的差別，體現(xiàn)實(shí)際晶體所含位錯(cuò)根本特征的矢量。為閉合在兩種晶體上繞走同樣步數(shù)而無(wú)法閉合的回路所附加的矢量。如REF_Ref8h
*MERGEFORMAT圖2-16所示柏格斯矢量的表示：通常用其沿晶體主軸的分量來(lái)表示，如a(010)(REF_Ref8h
*MERGEFORMAT圖2-16)或a(100)(REF_Ref8h
*MERGEFORMAT圖2-17)刃型位錯(cuò)與其柏格斯矢量互相垂直，而螺型位錯(cuò)與其柏格斯矢量互相平行。位錯(cuò)強(qiáng)度：指柏格斯矢量的大小。(REF_Ref8h
*MERGEFORMAT圖2-16)、(REF_Ref8h
*MERGEFORMAT圖2-17)中強(qiáng)度為a柏格斯矢量方向確定：回路的正向與位錯(cuò)線正向組成右手螺旋關(guān)系。（位錯(cuò)正向?yàn)閺募埍车郊埫妫┪诲e(cuò)柏格斯矢量的守恒性：1、一個(gè)位錯(cuò)只具有唯一的柏格斯矢量。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)或形態(tài)變化矢量不變，矢量的大小及方向完全決定于位錯(cuò)本身，而與回路之大小與形狀無(wú)關(guān)2、位錯(cuò)線不能在晶體內(nèi)部中斷?？蛇B接晶體表面，形成封閉位錯(cuò)環(huán)等3、位錯(cuò)與其他位錯(cuò)相聯(lián)，指向節(jié)點(diǎn)(即位錯(cuò)線交點(diǎn))的諸位錯(cuò)的柏格斯矢量之和，必然等于離開節(jié)點(diǎn)的諸位錯(cuò)的柏格斯矢量之和。REF_Ref8h
*MERGEFORMAT圖2-18中，從A開始，繞復(fù)合回路一周回到A點(diǎn)，有復(fù)合回路之柏格斯矢量為b2+b3-b1=0，實(shí)際有(五)位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度：在單位體積晶體中所包含的位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度。簡(jiǎn)便起見，位錯(cuò)密度等于穿過單位截面積的位錯(cuò)線數(shù)目二、位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)討論位錯(cuò)時(shí)，把晶體分兩個(gè)區(qū)域：位錯(cuò)中心附近，考慮晶體結(jié)構(gòu)和原子間的相互作用；在遠(yuǎn)離位錯(cuò)中心區(qū)，簡(jiǎn)化成為連續(xù)彈性介質(zhì)，用線彈性理論進(jìn)行處理，并采用簡(jiǎn)單的各向同性近似(一)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)應(yīng)力分量：物體中任意一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)均可用九個(gè)應(yīng)力分量描述、、、、、、、。如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖2-19所示，平衡時(shí)：應(yīng)力應(yīng)變各為六個(gè)刃型位錯(cuò)：連續(xù)彈性介質(zhì)模型：設(shè)一內(nèi)半徑rc，外半徑R的無(wú)限長(zhǎng)的空心彈性圓柱，圓柱軸與z軸重合。將它沿徑向切開至中心，將切面兩側(cè)沿x軸相對(duì)移動(dòng)一個(gè)距離b，然后再粘合起來(lái),如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖2-20所示?；儬顟B(tài)與含正刃型位錯(cuò)晶體相似，可通過它求出刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)這一平面應(yīng)變問題。需要解的應(yīng)力分量只有:、、，，在直角坐標(biāo)下的解為：螺型位錯(cuò)：連續(xù)彈性介質(zhì)模型：彈性圓柱切開至中心，然后將切面兩側(cè)沿z軸相對(duì)移動(dòng)b，再粘合起來(lái)，就得到沿z軸的螺型位錯(cuò)模型。如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖2-21所示，可通過它求出螺型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)需要解的應(yīng)力分量有:，，在直角坐標(biāo)下的解為：(二)位錯(cuò)的應(yīng)變能與線張力位錯(cuò)的能量：位錯(cuò)在晶體中引起畸變，具有能量。包括位錯(cuò)核心能和應(yīng)變能（核心以外的能量）兩部分應(yīng)變能（計(jì)算）：利用在連續(xù)介質(zhì)模型中制造一個(gè)位錯(cuò)時(shí)所作的功，位錯(cuò)形成后，此功就轉(zhuǎn)變?yōu)槲诲e(cuò)的應(yīng)變能對(duì)刃型位錯(cuò)：功:剖面上一面積元加切應(yīng)力，變形過程中外力在此面積元上所作的功應(yīng)為（其中1/2是表示變形過程中應(yīng)力是從0變到，所以取一半；面積元在z方向取1，x方向取dx）單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線應(yīng)變能Ee（圓柱體剖面上的總功）：可得：對(duì)螺型位錯(cuò)：螺型位錯(cuò)的應(yīng)變能Es：對(duì)混合型位錯(cuò)：想象地分解為一個(gè)刃型位錯(cuò)分量和一個(gè)螺型位錯(cuò)分量，如REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-22必須滿足守恒關(guān)系，即有：（為混合型位錯(cuò)與柏格斯矢量夾角）混合位錯(cuò)應(yīng)變能：分別算出兩個(gè)位錯(cuò)分量的應(yīng)變能再疊加因?yàn)槲诲e(cuò)能量與其長(zhǎng)度成正比，所以它有盡量縮短其長(zhǎng)度的趨勢(shì)，可以用位錯(cuò)的線張力T來(lái)描述位錯(cuò)線張力：位錯(cuò)線長(zhǎng)度增加一個(gè)單位時(shí)，晶體能量的增加直線形位錯(cuò)：T大約等于b2彎曲位錯(cuò)線：(如REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-23所示)正、負(fù)位錯(cuò)在遠(yuǎn)處會(huì)部分抵消，系統(tǒng)能量變化小于b2，常取(三)位錯(cuò)核心位錯(cuò)核心錯(cuò)排嚴(yán)重，不能再簡(jiǎn)化為連續(xù)彈性體。以點(diǎn)陣模型解決派—納(Peierls-Nabarro)模型：實(shí)際上是不完全的點(diǎn)陣模型。設(shè)晶體由被滑移面隔開的兩個(gè)半塊晶體組成。銜接處直接考慮原子間相互作用，內(nèi)部簡(jiǎn)化成連續(xù)彈性介質(zhì)。原子的平衡與錯(cuò)排：滑移面兩側(cè)原子最終位置決定于兩種因素之間的平衡，一方面是A面與B面上的原子由于原子之間的相互作用力圖上下對(duì)齊，另一方面是簡(jiǎn)化成連續(xù)彈性介質(zhì)的兩半塊晶體對(duì)變形的反抗。同時(shí)，原子在水平方向上偏離原位（稱為錯(cuò)排，無(wú)限遠(yuǎn)處錯(cuò)排為零），如REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖2-24、REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖2-25所示，錯(cuò)排值沿滑移面的分布派-納模型中位錯(cuò)的能量組成：兩部分。一是兩半晶體中的彈性應(yīng)變能（主要分布于位錯(cuò)核心之外）；另一是滑移面兩側(cè)原子互作用能（錯(cuò)排能）（基本集中于位錯(cuò)核心范圍內(nèi)）位錯(cuò)核心能：錯(cuò)排能（原子互作用能）位錯(cuò)總能量：包括應(yīng)變能和核心能。核心能約為應(yīng)變能的1/10位錯(cuò)——熱力學(xué)不穩(wěn)定晶格缺陷：位錯(cuò)的應(yīng)變能、核心能都使自由能增加，直到晶體熔點(diǎn)仍具有正值三、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)最重要的性質(zhì)之一是它可以在晶體中運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)方式：刃型位錯(cuò)：滑移：位錯(cuò)線沿著滑移面移動(dòng)；攀移：位錯(cuò)線垂直于滑移面的移動(dòng)。螺型位錯(cuò)：只作滑移位錯(cuò)移動(dòng)的形象描述：\o"graphic"如動(dòng)畫所示，利用肥皂水中的泡泡也可觀察\o"graphic"位錯(cuò)的移動(dòng)1，\o"graphic"2，\o"graphic"3(一)位錯(cuò)的滑移刃型位錯(cuò)滑移特性：位錯(cuò)移動(dòng)一個(gè)原子間距，但原子移動(dòng)很小。如REF_Ref0h
*MERGEFORMAT圖2-26，需切應(yīng)力很小。正刃型位錯(cuò)滑移與柏格斯矢量（原子移動(dòng)）同向，負(fù)刃型位錯(cuò)反向，但造成的晶體滑移完全相同?；^整個(gè)晶體表面產(chǎn)生寬度為\o"graphic"一個(gè)柏格斯矢量b的臺(tái)階，如REF_Ref4h
*MERGEFORMAT圖2-27所示，造成晶體的\o"graphic"塑性變形。螺型位錯(cuò)滑移特性：位錯(cuò)線向垂直于柏格斯矢量（原子移動(dòng)）方向（位錯(cuò)的側(cè)向）滑移。見REF_Ref5h
*MERGEFORMAT圖2-28，原子的移動(dòng)量很小，位錯(cuò)移動(dòng)所需的力也很小。晶體因滑移而產(chǎn)生的臺(tái)階擴(kuò)大一個(gè)原子間距，滑過整個(gè)晶體產(chǎn)生臺(tái)階寬度為一個(gè)柏格斯矢量b。見REF_Ref4h
*MERGEFORMAT圖2-29?；旌闲臀诲e(cuò)滑移特性：分析圓環(huán)形，如REF_Ref9h
*MERGEFORMAT圖2-30(REF_Ref7h
*MERGEFORMAT圖2-31)。A、B、C、D分別為正、負(fù)、右、左位錯(cuò)。切應(yīng)力作用下，各位錯(cuò)線分別向外擴(kuò)展，一直到達(dá)晶體邊緣。晶體滑移由柏格斯矢量b決定，產(chǎn)生一個(gè)b的滑移，\o"graphic"位錯(cuò)的移動(dòng)狀態(tài)如動(dòng)畫所示。位錯(cuò)滑移的驅(qū)動(dòng)力：設(shè)想位錯(cuò)受到一種力而運(yùn)動(dòng)（實(shí)際上位錯(cuò)是一種原子組態(tài)，力是作用于晶體中的原子）。使位錯(cuò)發(fā)生運(yùn)動(dòng)的力。稱為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。注意：驅(qū)動(dòng)力不必一定是外力，晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)、界面或其它位錯(cuò)引起的應(yīng)力位錯(cuò)滑移的驅(qū)動(dòng)力性質(zhì)：僅當(dāng)有切應(yīng)力作用在一個(gè)位錯(cuò)的滑移面上，并且平行于它的柏格斯矢量方向的時(shí)候，位錯(cuò)才受滑移驅(qū)動(dòng)力的作用，這個(gè)位錯(cuò)才會(huì)運(yùn)動(dòng)或者趨于運(yùn)動(dòng)。柏格斯矢量方向沒有切應(yīng)力分量的所有位錯(cuò)不運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)受力的定量處理：可以證明滑移驅(qū)動(dòng)力Ft等于作用在滑移面上而且沿柏格斯矢量的切應(yīng)力分量與位錯(cuò)強(qiáng)度的乘積并非任意小的上述切應(yīng)力都能使位錯(cuò)滑移，滑移要越過勢(shì)壘（即點(diǎn)陣阻力），REF_Ref9h
*MERGEFORMAT圖2-33。谷表示處于穩(wěn)定位置，HYPERLINK"javascript:newPhoto