線缺陷面缺陷

線缺陷面缺陷第1頁/共44頁τm=104~105MPa實際金屬單晶：切變強度值間的巨大差異，使人們認識到:一般金屬理論切變強度：

1~10MPa晶體的滑移也并非剛性同步實際晶體結(jié)構(gòu)并非理想完整第2頁/共44頁τττ1934年

Taylor、Polanyi、Orowan三人幾乎同時提出晶體中位錯的模型。第3頁/共44頁2.相比于剛性滑移，小距離的彈性偏移

容易實現(xiàn)。實測臨界切應力低的原因？位錯附近的原子因錯排而能量較高，容易運動；第4頁/共44頁透射電鏡下觀察到的位錯線1956年，晶體錯位被實驗觀察所證實，

位錯理論得到廣泛接受。第5頁/共44頁3.3.2位錯的類型及性質(zhì)根據(jù)原子的滑移方向和位錯線取向的幾何特征，位錯可分為：刃位錯螺位錯混合位錯一、位錯的類型第6頁/共44頁刃型位錯（edgedislocation）滑移面：ABCD半原子面：EFGH位錯線：EF第7頁/共44頁EF線猶如砍入晶體的一把刀的刀刃EF,晶體已滑移部分和未滑移部分的交線位錯線:刃位錯:第8頁/共44頁（1）正刃型位錯:分類：半原子面在滑移面上方.用“┴”表示第9頁/共44頁半個原子面在滑移面下方.（2）負刃型位錯:用“┬”表示。第10頁/共44頁2.螺型位錯ABCDBC線以右為已滑移區(qū)，以左為未滑移區(qū)。第11頁/共44頁螺形位錯示意圖BC線兩側(cè)的上下兩層原子都偏離了平衡位置，圍繞著BC連成了一個螺旋線.第12頁/共44頁分類：拇指:螺旋面前進方向其余:螺旋面旋轉(zhuǎn)方向左旋:右旋:被BC線所貫穿的平行晶面變成以BC線為軸的螺旋面。右手法則左手法則第13頁/共44頁二、位錯的性質(zhì)2.位錯不能中斷于晶體內(nèi)部。位錯及畸變區(qū)是一條半徑為3～4個原子間距的管道；在表面露頭；終止于晶界和相界；與其他位錯相交；自行封閉成環(huán)。1.形狀：不一定是直線第14頁/共44頁3.3.3位錯的表征--柏氏矢量1.柏氏矢量的物理意義柏氏矢量，b，反映由位錯引起的點陣畸變大小的物理量。（b越大，位錯周圍的點陣畸變越嚴重）第15頁/共44頁2.柏氏矢量的確定方法按右手法則做柏氏回路。（1）先確定位錯的方向，（一般規(guī)定位錯線垂直紙面時，由紙面向外為正）第16頁/共44頁MNOPQ（2）在實際晶體中，避開位錯附近的嚴重畸變區(qū)作一閉合回路，回路每一步連結(jié)相鄰原子。刃型位錯柏氏矢量的確定(a)有位錯的晶體第17頁/共44頁MNOPQMNOPQ刃型位錯柏氏矢量的確定(a)有位錯的晶體(b)完整晶體（3）按同樣方法在完整晶體中做回路。第18頁/共44頁MNOPQMNOPQ刃型位錯柏氏矢量的確定(a)有位錯的晶體(b)完整晶體（4）這時終點

和起點不重合，由終點到起點

引一矢量QM，即柏氏矢量b。柏氏矢量第19頁/共44頁螺型位錯柏氏矢量的確定(a)有位錯的晶體(b)完整晶體柏氏矢量第20頁/共44頁螺型位錯3.柏氏矢量b的特征

b與起點的選擇無關;與路徑也無關。(一根不可分叉的任何形狀的位錯只有一個b)

b具有守恒性。利用b與位錯線t的關系,可判定位錯類型。b∥tb⊥t刃型位錯第21頁/共44頁3.3.4位錯的運動一、位錯的易動性位錯為什么易動？毛毛蟲爬行第22頁/共44頁二、位錯運動的方式1.滑移：位錯沿滑移面的移動。位錯運動到晶體表面時，整個上半部晶體相對下半部刃型位錯的滑移移動了一個柏氏矢量。第23頁/共44頁2.晶體滑移方向與位錯運動方向一致。特征：刃型位錯的滑移1.刃型位錯滑移面唯一；（螺位錯可有多個滑移面）第24頁/共44頁一.位錯運動與晶體結(jié)構(gòu)的關系？位錯沿原子密排面及密排方向的運動最容易。原子排列最緊密地平面被認為是滑移面，最密排方向被認為是滑移方向。第25頁/共44頁第26頁/共44頁2.攀移：刃型位錯在垂直于滑移面方向上的運動。分類：正攀移——原子面上移，空位加入空位運動引起的攀移（正攀移）第27頁/共44頁間隙原子運動引起的攀移（負）負攀移——原子面下移，原子加入第28頁/共44頁多余半原子面通過空位（原子）擴散而縮短(或伸長)。2.所需能量不同，位錯攀移的實質(zhì)：滑移與攀移的區(qū)別：3.螺型位錯沒有攀移運動。1.運動方向不同；（平行/垂直于滑移面）攀移需要更大的能量；？第29頁/共44頁3.4面缺陷特定表面上晶體的平移對稱性終止或間斷。

材料的表面

晶界相界第30頁/共44頁3.4.1晶體的表面表面原子的另一側(cè)無固體中原子的鍵合，配位數(shù)少,有空懸的化學鍵。表面懸空鍵：石墨烯片層示意圖第31頁/共44頁體相原子表面原子懸空鍵懸空鍵的存在，導致表面原子偏離正常位置，并影響鄰近的幾層原子，造成點陣畸變，使其能量高于晶體內(nèi)部。表面懸空鍵對晶體的影響：第32頁/共44頁晶體表面單位面積能量的增加。（比）表面能：表面能具有各向異性嗎？原因？體相原子表面原子懸空鍵第33頁/共44頁表面具有易吸附性體相原子表面原子懸空鍵納米材料催化…

團聚?第34頁/共44頁3.4.2晶界晶體結(jié)構(gòu)相同空間取向不同晶界兩側(cè)晶粒關系:第35頁/共44頁一.晶界的結(jié)構(gòu)根據(jù)相鄰晶粒的位向差，分為小角度晶界大角度晶界共格界面(特殊)第36頁/共44頁小角度晶界基本上由一系列刃位錯組成。1.小角度晶界θ

小角度晶界示意圖相鄰晶粒位向差θ很小，一般小于10

。結(jié)構(gòu)：晶界中位錯排列越密，則位向差愈大。

特點：第37頁/共44頁相鄰晶粒位向差較大，一般大于10。2.大角度晶界大角度晶界示意圖不能用位錯模型，關于大角度晶界的結(jié)構(gòu)說法不一。結(jié)構(gòu)及特點：晶界可視為2—3(5)個原子的過渡層。第38頁/共44頁晶界部分的原子排列盡管有其規(guī)律，但排列復雜，暫以相對無序來理解。第39頁/共44頁共格界面

有輕微錯配的共格界面MgO中(310)攣生面形成的取向差為36.8°的共格晶界共格孿晶界與非共格孿晶界界面上兩側(cè)晶體的某晶面具有相同的原子排列，例如同一族的不同晶面。第40頁/共44頁晶界上的原子同時位于兩個晶體點陣的結(jié)點上，為兩