资源描述
点缺陷与位错相互作用固溶强化(P176),点缺陷在晶体中会引起点阵畸变,产生的应力场可与位错产生交互作用,种类:弹性的、化学的、电学的。弹性作用为最重要,交互作用会使溶质原子发生移动,使得在位错附近形成溶质原子气团,包括科垂耳气团,斯诺克气团,铃木气团,位错,点缺陷,应力场,应力场,交互作用,能量降低,稳定位错,强化晶体,弹性相互作用,溶质原子会使周围晶体产生弹性畸变,而产生应力场,它与位错的应力场相互作用从而升高或降低晶体中的弹性应变能。分科垂耳型(cottrell)和斯诺克型(snoek)两种作用。 模型:在弹性介质中挖一个球形空洞,再在其中放入刚性球,当球的半径与孔的半径不同时,便需要给晶体做功,以使二者保持相对平衡。在完整晶体中,溶质原子分布是随机的, 但有其他缺陷(位错)产生应力场时,溶质原子产生的应变能就要发生改变,即产生相互作用。,Cottrell 弹性相互作用,求位错应力场对点缺陷处体积膨胀 做的功。,当溶质原子的半径大于溶剂原子的半径时,1,溶质原子从压缩区域被排斥到膨胀的区域(替换) 2,间隙原子,被体积膨胀区域所吸引 3, 在球对称下,溶质原子和纯螺型位错之间没有弹性交互作用。 4, 交互作用的结果,大量溶质原子,尤其是间隙原子将聚集在位错附近区域,形成原子云,称为科垂尔气团,等能曲线和作用力的方向:,明显屈服现象,弹性形变,塑性形变,位错附近溶质原子的浓度,溶质原子(间隙原子)对位错的钉扎作用:,Cottrell气团的盯扎作用(说明),柯氏气团是体心立方金属出现明显屈服效应的根本原因,但是其他金属及合金中由于他原因也可能出现明显屈服效应。 点缺陷并非严格球形对称 柯氏气团形成温度不能太低也不能太高 间隙原子盯扎时,位错线和间隙原子并不定是直线,实际盯扎力要小些。,Snoek 弹性相互作用,体心立方铁中C原子的分布:八面体间隙位置,产生非球对称的畸变四方畸变,当有外力加在晶体上是, 使某一个方向的晶体轴发生改变, C原子的随机分布改变。,非球对称畸变与刃型位错的相互作用,交互作用能大概为0.5eV左右。 间隙原子和刃型位错的作用能要比替代原子强烈的很多,非球对称畸变与螺型位错的相互作用,模型:坐标系,交互能:,坐标系的变换:,对于Fe其交互作用大概为0.5eV,与刃型位错的作用相当,通过改变不同轴向的应变,改变溶质原子在Fe中的分布特点!,两种弹性相互作用,螺位错的应力场是间隙原子在位错线附近产生局部有序排列,这种有序排列称斯诺克(snoek)气团。和科垂尔气团相比,形成这种气团不需要原子长程扩散,也不需要引起溶质原子的聚集。,化学相互作用Suzuki气团,在热平衡下, 溶质原子在层错区的浓度与基体不同,它阻碍扩展位错运动-化学相互作用。层错区富集的溶质原子称为铃木气团。,扩展位错滑移阻力:,铃木钉扎作用力比科垂尔钉扎作用力小,约为十分之一 与温度无关,在高温时,科尔垂钉扎消失,作用比较明显 刃型和螺型位错作用均比较明显,思考题,设一个合金体系,在某一温度下它的fcc和hcp结构的成分-自由能曲线在同一成分有最小值。问在这个成分的合金在该温度下的扩展位错会不会发生铃木气团?为什么?,静电相互作用,刃型位错附近存在附加电场,溶质原子周围存在库仑场,静电相互作用,本章重点掌握内容,科垂耳气团,斯诺克气团,铃木气团的内涵及相互区别,
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