位错的基本结构课件

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,*,第二节 位错的基本结构,位错,：晶体中某处一列或,若干列原子,发生了,有规律的错排现象,。,错排区的形状,：细长的,管状畸变区域,。,几百几万个,原子间距,（,2,5,个,),原子间距。,概念提出：,1934,年。,试验观察：,1956,年。,设备：透射电子显微镜。,一、位错的基本类型,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,边界线,，,垂直于滑移方向,。,刃型位错线周围的原子排列：,位错线周围,：有,(2,5),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,的部分晶体,受压,，原子间距,减小,；,不含多余半原子面,的部分晶体,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),在滑移面上的边界线，但,平行于滑移方向,。,螺型位错线周围的原子,在位错线附近有一个约,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,),。,位错线附近的原子,：,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,有着本质区别,，无论将晶体如何放置，也不可能改变其原本的左、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分量,。,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,揭示位错本质,，,描述位错行为的矢量,。,1,、柏氏矢量的确定,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对比回路。从终点,Q,到始点,M,连接起来的矢量 ，即为柏氏矢量。,螺型位错柏氏矢量的确定,方法完全相同。,刃位错的特征：,柏氏矢量与位错线,互相垂直,。,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,互相平行。,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,一定是直线,。,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。,位错的许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形状和位错的类型如何，其,各部分的柏氏矢量都相同,。,如果所作的,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。,若所有位错线都指向（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表面或晶界上,，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,：。,三轴分量,简单立方,，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,用矢量加法进行运算：,若 ，则：,如 ，则：,5,、根据 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，故可根据 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,，若 的方向与位错线正向一致，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一致，右螺型位错；的方向与位错线负方向一致,左螺型位错,.,(3),和位错线,成任意角度,0,90,，,混合位错,。,混合位错可分解为刃型分量和螺型分量,。,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。,若把晶体中的位错线视为直线，而且平行地从晶体的一端延伸到另一端，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/m,3,=1/m,2,。,充分退火金属：,=10,10,10,12,/m,2,，,剧烈冷变形金属：,=10,15,10,16,/m,2,，,超纯单晶体：,10,7,/m,2,。,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,