位错的基本结构

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,其次节 位错的根本构造,位错：晶体中某处一列或假设干列原子发生了有规律的错排现象。,错排区的外形：瘦长的管状畸变区域。,几百几万个原子间距25个)原子间距。,概念提出：1934年。,试验观看：1956年。,设备：透射电子显微镜。,一、位错的根本类型,1、刃型位错：,模型：,产生：晶体局部滑移产生。,ABCD：滑移面；,EFGH：局部滑移产生的多余半原子面；,EF：多余半原子面的“刃边”，称作“刃型位错线”，是已滑移区(ABEF)与未滑移区(EFCD)在滑移面上的边界限，垂直于滑移方向。,刃型位错线四周的原子排列：,位错线四周：有(25)个原子间距的点阵畸变；点阵畸变相对于多余半原子面左右对称。,含有多余半原子面的局部晶体受压，原子间距减小；,不含多余半原子面的局部晶体受拉，原子间距增大；,正、负刃位错,正刃型位错,：用“”表示。,负刃型位错,：用“”表示。,正、负刃位错的划分是相对的，但有用。,2,、螺型位错,位错模型：,产生：晶体局部滑移产生。,ABCD：滑移面；,bb：螺型位错线，也是已滑移区(AB bb)与未滑移区(bb CD)在滑移面上的边界限，但平行于滑移方向。,螺型位错线四周的原子,在位错线四周有一个约几个原子间距宽的，上、下层原子不吻合的过渡区(bb和aa之间)。,位错线四周的原子：按螺旋形排列。,左、右螺型位错,右螺旋位错：符合右手法则的螺型位错。,左螺旋位错：符合左手法则的螺型位错。,拇指：前进方向；其余四指：旋转方向。,左、右螺型位错有着本质区分，无论将晶体如何放置，也不行能转变其原本的左、右性质。,3,、混合型位错,混合位错：位错线与滑移方向成任意角度的位错。,混合位错线是一条曲线，在A处是螺位错，在C处是刃型位错，在A与C之间的每一小段位错线都可以分解为刃型和螺型两个重量。,混合位错的分解,二、柏氏矢量,1939年，柏格斯提出。,柏氏矢量：用来提醒位错本质，描述位错行为的矢量。,1、柏氏矢量确实定,用柏氏回路确定。,1人为规定位错线的正方向。,2在实际晶体中，作柏氏回路，回路中的每一步都连接相邻的原子。,3在完整晶体中，按同样的方向和步数作一个比照回路。从终点Q到始点M连接起来的矢量 ，即为柏氏矢量。,螺型位错柏氏矢量确实定,方法完全一样。,刃位错的特征：,柏氏矢量与位错线相互垂直。,刃型位错都有一多余半原子面，多余半原子面的周界即刃型位错线可以是折线，也可以是曲线，但都与柏氏矢量垂直，即垂直于于滑移方向。,螺位错的特征：,柏氏矢量与位错线相互平行。,螺型位错无多余半原子面，原子错排呈螺旋形；螺型位错线与柏氏矢量平行，故肯定是直线。,2,、柏氏矢量的物理意义,柏氏矢量是一个反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。,矢量的方向：表示位错的性质与位错线的取向；,矢量的模 ：表示畸变的程度，称为位错强度。,同一晶体中，大，位错产生的点阵畸变大。,位错的很多性质都与柏氏矢量有关，如位错的能量、应力场、位错受力等。,3,、柏氏矢量的特性,守恒性：柏氏矢量与回路起点的选择无关，也与回路的具体途径无关，只要是饶着位错一周，所得到的柏氏矢量是恒定不变的。,一条位错线具有唯一的柏氏矢量：即不管此位错线各处的外形和位错的类型如何，其各局部的柏氏矢量都一样。,假设所作的柏氏回路包含有几个位错，则得出的柏氏矢量是这几个位错柏氏矢量之总和。,由柏氏矢量的特性得出的推论,如有几个位错相遇于一点称为位错节点，朝向节点的各位错的柏氏矢量之和，等于离开节点的各位错线的柏氏矢量之和。,假设全部位错线都指向或离开节点，则它们的柏氏矢量之和为零。,位错线只能终止在晶体外表或晶界上，而不能中断于晶体内部。在晶内，它只能形成封闭的环或与其它位错相遇于节点，构成网络。,4,、柏氏矢量的表示方法,用点阵矢量表示。,对立方晶系：用与柏氏矢量同向的晶向指数表示。,例：从原点到坐标值为 的阵点,柏氏矢量：，矢量的模：。,三轴重量,简洁立方，沿X轴，从原点相邻结点，；a,0,0,面心立方，从原点底心，；,体心立方，从原点体心，；,，,柏氏矢量的运算,用矢量加法进展运算：,假设 ，则：,如 ，则：,5、依据 与位错线的关系，确定位错的类型,可滑移位错，总是平行于滑移方向，故可依据 与位错线的关系，确定位错的类型。,(1)位错线，刃型位错。将 顺时针旋转90，假设 的方向与位错线正向全都，正刃位错；反之，则为负刃位错。,(2)位错线，螺型位错。的方向与位错线正方向全都，右螺型位错；的方向与位错线负方向全都,左螺型位错.,(3)和位错线成任意角度090，混合位错。,混合位错可分解为刃型重量和螺型重量。,位错密度：单位体积中所含位错线的总长度。,L位错线总长度，V晶体体积。,假设把晶体中的位错线视为直线，而且平行地从晶体的一端延长到另一端，则位错密度=穿过单位截面积的位错线的数目。,A晶体的截面面积，l每根位错线的长度(假定即晶体厚度)，n过A面积的位错线数目。,三、位错密度,的单位：m/m3=1/m2。,充分退火金属：=10101012/m2，,猛烈冷变形金属：=10151016/m2，,超纯单晶体：107/m2。,晶体强度与位错密度的关系,提高工程材料强度的两条途径：,(1)尽量减小位错密度，如晶须丝状单晶体,(2)尽量增大位错密度，如冷变形、淬火。,充分退火金属,晶胞,X,Y,Z,a,b,c,晶格常数,a，b，c,体心立方,晶胞,晶格常数,：,a=b=c；,=90,晶胞原子数,：,原子半径,：,配位数：,8,致密度,：,0.68,X,Y,Z,a,b,c,2,r,2,r,a,a,面心立方,晶胞,晶格常数：,a=b=c；,=90,晶胞原子数：,原子半径：,配位数,：,12,致密度：,0.74,X,Y,Z,a,b,c,密排方向,