廣告?zhèn)髅讲牧峡茖W基礎多媒體二晶體缺陷

{廣告?zhèn)髅絵材料科學基礎多媒體二晶體缺陷缺陷和面缺陷?點缺陷（pointDefect）:②線缺陷（LineDefect）：?面缺陷（PlaceDefect）：由于原子的熱運動和能量起伏是某些原子具有較高的能量從而脫離了平衡位置，從而遷移到其它位置而形成“空位”或“。能量起伏：對金屬進行加熱、變形、結晶及高能離（二肖脫基空位（簡稱肖氏空位肖氏空位弗蘭克爾空位（簡稱弗氏空位間隙原子可以是晶體同類原子（稱自間隙原子，也可以是外來的（包括間隙溶質原子和置換溶質原子3－1二.點缺陷的平衡濃度缺陷是熱力學穩(wěn)定的缺陷－即在一定溫度下及有一定數(shù)量的空位濃度（C?！瘴粩?shù)(n)與原子總數(shù)(N) 絕對溫度(℃)ANTG=U-N△G＝△U－T△SSf–Sc– 依據(jù)統(tǒng)計力學可知ω-微觀組態(tài)數(shù) Nn 可以寫 將?式代入?式得△G=nUV–TnSf+TK[(N+n)Ln(N+n)-NLnN-Tnn<<N∴LnC-1＝-∴C-由此可知：T↑C↑,三.點缺陷的特性以及對性能的影響點缺陷是熱力學平衡缺陷，T↑C↑C↑бS空位聚集可以形成新的缺陷－3－2、3圖3－2單晶體塑性變形時外形的變 圖3－3理想晶體的滑移模移的微觀過程又是怎樣進行的那呢？如果晶體中的原子都是規(guī)則排為3000MPa，實際抗拉強度僅為1～10MPa，從而引起了人們對位錯的時引入螺型位錯；1947年柯垂爾（柯氏氣團，因此解釋了低碳鋼的屈服現(xiàn)象；1950年弗蘭克與瑞德 晶體中位錯的基本類型為（screwdislocation刃型位錯的形成：（模擬操作應力方向（F）滑移了一個原子間距而后膠合，于是在晶線（二．

3－5螺型位錯的形成：（模擬操作3－6a)所示。(三)．柏格斯矢量（簡稱柏氏矢量）與柏氏逥“b”b，稱為位錯的強度。1．柏氏矢量的確定（3－8柏氏矢量首先確定位錯線的方向（一般有內向外為正向然后在完美晶體中作同樣柏氏逥路（不閉合2.3－8b↑，3－9(c)、(d)混合型位錯：柏氏矢量和位錯線既不平行又不垂直時為3－9(e)所示。L?“柏氏矢量的守恒性”

3－10b2，b3④如果各位錯線的方向都朝向節(jié)點或都背離節(jié)點則b2證明：（反證法MQNP，方向由MP，如圖所示。假設由兩條位b2（b1≠b2）MQNP所包圍的區(qū)域（

所以：b1＝b2

MPNQ位錯線，并按此方向標明箭頭－再標b1（含箭頭MN和b33－11圖3－12柏氏矢量的坐 圖3－13位錯網(wǎng)（三）位錯密度ρv－V–L－VA–m2nA退火態(tài)：ρS＝1010～1012根/m2冷軋態(tài)：ρS＝1015～1016根/m23－14刃型位錯的滑移②刃型位錯的可滑移面（b④位錯掃除晶體在晶體表面（切應力方向）b方向產(chǎn)生大小b模的滑移螺型位錯的滑移在切應力的作用下在滑移面上幷沿滑移方向（在切應力的作用下在滑移面上幷沿滑移方向（b螺型位錯的可滑移面是：以b3－螺型位錯的可滑移面是：以b④位錯掃除晶體在晶體表面（切應力方向）b混合型位錯的滑移ABCDC、D，C，DC、D（因為螺型位錯線滑移方向垂直于切應力（二平行 2.?空位運動到位錯線下方，圖3平行 2.刃型位 螺型位滑移和攀 只能滑位錯線滑移方向⊥位錯線，∥b和位錯線滑移方向⊥位錯線⊥b位錯線攀移方向⊥位錯線⊥半原線

易動性 易動性更 正應力引起攀移切應力引起滑移正應力只能引起滑移在討論位錯應??（1（2（3（一）固體中任意一點的應力可以分解為作用在單元體上的正應力分量和切應力分量。3-19腳碼不相同的為切應力如σXX，σYY，σZZ，σXY，σYX,σXZ，σZX,σYZ,σZY3－19根據(jù)剪應力互等定理可6個為獨??分量：3-20正應變-XX、YY、切應變－XY、YZ、有6個為獨??分量：XX、YY、ZZ、XY、YZ、（二）圓柱坐標系中的應力分正應力分量-σZZ、σrr、因此：圓柱坐標系只有六個獨??應力分量：σZZ、σrr、σθθ、σZθ、σzr、應變分量：εZZ、εrr、εθθ、εZθ、εzr、刃型位錯的應??場（采用直角坐標系首先建??直角坐標系應??3－22其余為O即σXX＝－A其中A＝分析：如圖3－23對稱與半原子面（y軸）－（因為xσXX在y＜0時（滑移面下方）則σXX＞0，晶體受拉應力。σXX＜0（y＞0，xσXX＜0）σYYX2＞y2時，σYY＞0（拉應力X2＜y2時，σYY＜0（壓應力）X2=y2時，σYY＝0（不受力）σXY＝X＞0X2＞y2σYX＞0xxσXY＞0yyσYX＜0xxX2＜y2σXY＜0－yyX2=y2σXY＝σYX＝0X＜0X2＞y2σYX＜0xxσXY＜0yyX2＜y2σYX＞0xxσXY＞0－yyX2=y2σXY＝σYX＝0（或σYX））X＝0σXY＝σYX＝0不受力在y＝0時σXX＝σYY＝0說明滑移面上只有切應力分量沒有正應螺型位錯的應??場（采用柱坐標系Zb，切應變?yōu)槠溆酁?εZZ＝εrr＝εθθ＝εθr＝εrθ＝εzr＝εrz＝0分析：切應力分量σθZ－在經(jīng)向平面上平行于Z方向應力分量。σZθ－在垂至于Z軸平面上垂至于半徑方向上應力分量（切線方向σθZr有關，而與θ、Z即螺型位錯的應??場σθZ與r成反比。當r→0時，σZθ＝σθZ→∞。r→0r＞2b（中心挖掉W總=W彈性＋W圓柱中心而W圓柱中心較?。偰芰康摹﹩挝惑w積彈性應變能＝(σrrεrr+σYYεYY+σZZεZZ+σXYεXY+σXZεXZ+σYZεYZ)對于螺型位錯：σZθ＝σθZ＝，εZθ＝εθZ＝其余為＝(σrrεrr+σθθεθθ+σzzεzz+σrθεrθ+σθzεθz+σrzεrz)-柱坐標系而對于螺型位錯，＝σε＝（σθzεθz）其余為求dv大小：r0W混合=()混合W混合所以：W混合=Ln()（1－Cos2θ）

3－26當W混合為最小值時，Cos2θ則W混合=Ln()＝WS－當W混合為最大值時，Cos2θ則W混合=Ln()＝WE－WS＜W混合＜WE位錯應變能W∝個Gb2即W＝Gb2，所以|b|越小，W越低，位錯易四．作用在位錯線上的力（采用虛功法Dl,ABCD3－27 A，外力所作功為：W外力＝力×距離＝（A（b）W外力 W位錯＝W2.AA‘

1所以，dF＝又因為作用在單位長度位錯線上的力

13－28使單位長度曲線位錯彎曲的外力 AA‘T’AA‘TAA‘段兩端的切線方向如3－28。AA‘TT’3－28所以 AA‘T’應與使位錯位錯彎曲施加的F＝所以，單位長度曲線位錯彎曲的外力位錯線向外彎曲，并且dF永遠垂至于位錯線。F,位錯線向外（一）（0，0位錯Ⅰ的應??FXFy切應力σYX正應力σXX使位錯Ⅱ攀移如圖所示。使位錯Ⅱ攀移的正應力xFy－由位錯Ⅰ的應??y

）X2＞y2X2＞y2若x＞0,FX＞0,位錯Ⅱ受拉應力，如x＜0,FX＜0,位錯Ⅱ受拉應力，如②區(qū)y＝0，x≠0（同一滑移面那位錯）X2X2＜y2x＞0,FX＜0,如?區(qū)x＝0，y≠0，F(xiàn)X＝0，不受力，但是稍微偏離此位置便受一返回平XX2＝y(tǒng)2（或左）

③③

F

同號刃型位 最穩(wěn)定（穩(wěn) 態(tài)位于 并通過滑移面滑 位-位錯

F（二）應力只有σθZ因此，位錯Ⅰ的應??Ⅱ

3－32五．位錯與點缺陷間的相互作用（刃型位錯ac）c（一）點陣矢量-連接點陣中任意兩點所得矢量在體心??n＞1n＝1單位位錯2．nn＜1（又叫不全位錯（二）1．＝（n=1②能量條件－W＝Gb2因此面心??在面心??A所以面心??方結構中的單位位錯為體心??在體心??C所以體心??方結構中的單位位錯為圖圖 bcc的單位位2．面心??堆垛層錯

圖 fcc的單位位fcc{111}，沿方向呈ABCABCABC………….或寫成 堆垛產(chǎn)生層錯后原子的堆垛為 堆垛沿同樣方向滑移到C位置；C層原子滑移到A位置 滑移后：ABC(A)BCABC………面心??（1（1[1紙面為（1[112[112圖 肖克萊部分位錯及其的柏氏矢量（滑移型 （10）⊥（111 。于是在M點3－38肖克萊部分位錯的柏氏矢量面后面后是產(chǎn)生堆垛層錯。如圖－39MB （111）（111）圖 弗蘭克部分位錯及其柏氏矢量（抽出型距，滑移矢量為大小，所以其柏氏矢量為＝<111>（111，因此是（三）位錯分解的條件（判據(jù)）：柏氏矢量守恒定律面心??bbb3－40面心立方結構（111）A（111）B＝[10代替。即＝能量條件－b12=，b22＋b32＝＋＝，所以＞所以該位錯反應[10]→2]＋[11]2．擴展位錯及其運動層錯帶的寬度3411）晶面上的擴展位錯3－34Fd＝時表面張力與斥力處于平衡狀態(tài)。擴展位錯。越大，d（Al越小，d（Ni。（只有螺型位錯才可交滑移②擴展位錯的“位錯的“（b

（1由上式可知，束集后的單位位錯＝[10]由上式可知，束集后的單位位錯＝[10]要外力做功，因此擴展為錯的交滑移較難。

新分解成擴展位錯＋＋層錯，0][121]＋[21]＋層錯如(d)、新分解成擴展位錯＋＋層錯，0][121]＋[21]＋層錯如(d)、即

（111）

擴展位錯只有發(fā)生束集才能進行交滑移（開始一點然后成線（一）晶體外表面存在表面能晶體表面的曲率越大（曲率半徑越?。ǘ?相旋轉，形成位向同的兩部分，它們之間 圖3.45晶體中小角度晶界與（位錯墻）3.47以≈θ。如果θ＝100

3.46根/m2,位錯密度過大，因此θ≥1003.48大角度晶界－兩晶粒間，的位相差θ＜1003.493.50（a）圖為共格孿晶界面。界面

3.493.50（b）圖為非共格孿晶界面，界面上的原子不全屬于兩個晶格亞晶界是