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,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,会计学,1,原子排列,会计学1原子排列,2,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,3,柏氏矢量,（,1,）确定方法,(,避开严重畸变区,),第1页/共44页,2第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列3 柏氏,3,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,2,）柏氏矢量的表示方法,a,表示,:,b,=a,uvw,/n,（,可以用矢量加法进行运算,）。,b,求模：,/b/=a u,2,+v,2,+w,2,1/2,/n,。,第2页/共44页,3第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第2页,4,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,(,3),柏氏矢量的物理意义与应用,a,代表位错，并表示其特征（强度、畸变量）。,b,判断位错的类型,确定滑移面。,b,正刃型位错 负刃型位错 右螺型位错 左螺型位错,c,表示晶体滑移的方向和大小。,如右图所示，确定位错线分别为刃,型位错和螺型位错时扫过晶体导致的表,面圆形标记的变化情况。,第3页/共44页,4第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列(3),5,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,3,）柏氏矢量的物理意义,d,柏氏矢量的守恒性（唯一性）：一条位错线具有唯一,的柏氏矢量。,e,若,b,分支为,b,1,b,2,.bn,在,b=,b,i.,b,1,b,3,b,2,第4页/共44页,5第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列b1b,6,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,4,位错密度,（,1,）表示方法：,K/V,n/A,（,2,）晶体强度与位错密度的关系,（,-,图）,c,第5页/共44页,6第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列4 位错,7,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,4,位错密度,（,3,）位错观察：浸蚀法、电境法。,(c)2003 Brooks/Cole Publishing/Thomson Learning,(c)2003 Brooks/Cole Publishing/Thomson Learning,第6页/共44页,7第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列(c),8,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,4,位错密度,（,3,）位错观察：浸蚀法、电境法。,Smith W F.Foundations of Materials Science and Engineering.McGRAW.HILL.3/E,第7页/共44页,8第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列4 位,9,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,5,位错的运动,（,1,）位错的易动性,原子的微小移动导致晶体产生一个原子间距的位移。,多个位错的运动导致晶体的宏观变形。,比喻：地毯的挪动、蛇的爬行等。,第8页/共44页,9第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第8页,10,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,5,位错的运动,（,1,）位错的易动性,位错滑移模型,1,位错滑移模型,2,地毯式移动,第9页/共44页,10第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列位错,11,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,2,）位错运动的方式,a,滑移：位错沿着滑移面的移动。,刃型位错的滑移：具有唯一的滑移面,切应力方向与位错线垂直；,晶体滑移方向与位错运动方向一致。,第10页/共44页,11第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第1,12,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,2,）位错运动的方式,a,滑移：位错沿着滑移面的移动。,第11页/共44页,12第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第1,13,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,2,）位错运动的方式,a,滑移：位错沿着滑移面的移动。,螺型位错的滑移：具有多个滑移面。,切应力方向与位错线平行；,晶体滑移方向与位错运动方向垂直。,从柏氏矢量角度，对任何位错：,切应力方向与柏氏矢量一致；,晶体滑移与柏氏矢量一致。,第12页/共44页,13第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第1,14,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,2,）位错运动的方式,a,滑移：位错沿着滑移面的移动。,位错环的滑移：注重柏氏矢量的应用,10h,第13页/共44页,14第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列10,15,习题讨论课,-,晶体结构部分,第一章,第三节原子不规则排列,1,计算,1cm,3,铜中的原子数，已知室温下,a,cu,=0.361nm.,2,已知,Al,2,O,3,的密度为,3.8g/cm,3,求：,（,1,）,1mm,3,Al,2,O,3,中存在多少原子？,(2)1g Al,2,O,3,中存在多少原子？,3,说明一个面心正方结构等于一个体心正方结构,.,4,证明密排六方结构的,c/a=1.633.,5,在,(111),晶面上绘出属于,的晶向,.,6,You are,given an unknown material and are asked to identify it to,the best of your ability.What are some of the tests that you can,perform to help identify the material?,12h,第14页/共44页,15习题讨论课-晶体结构部分第一章第三节原子不规则排列1 计,16,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,2,）位错运动的方式,b,攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。,机制：原子面下端原子的扩散,位错随半原子面的上下移,动而上下运动。,分类：正攀移（原子面上移、空位加入）,/,负攀移（原子面,下移、原子加入）。,应力的作用：（半原子面侧）压应力有利于正攀移，拉应,力有利于负攀移。,第15页/共44页,16第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2,17,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,2,）位错运动的方式,b,攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。,第16页/共44页,17第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2,18,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,（,3,）作用在位错上的力（单位距离上）,(,虚功原理,-,组态力）,滑移：,f=b,；垂直于位错线，指向位错运动方向,（未滑移区）,攀移：,f=b,。,第17页/共44页,18第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第,19,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,6,位错的应力场及其与其它缺陷的作用,（,1,）应力场,完全弹性体,各向同性,连续介质,（位错中心区外）,螺位错：,z,=,b/2r,z,G b/2r,。,特点：,只有切应力,分量；,应力场对称分布,;,不适用于位错中心区。,第18页/共44页,19第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6,20,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,6,位错的应力场及其与其它缺陷的,作用,（,1,）应力场,刃位错：表达式,(1-9),；,同时存在正应力分量与切应力分量,；,各应力分量都是,x,，,y,的函数，而与,z,无关；,刃型位错的应力场对称于多余半原子面（,y-z,面）；,Y=0,时，,xx,=,yy,=,zz,=0,，说明,在滑移面上，没有正应力，只有切应力，,而且切应力,xy,达到极大值,。,y,0,时，,xx,0,；而,y,0,时，,xx,0,。,这说明,正刃型位错的位错滑移面上侧为压应力，,滑移面下侧为张应力,。在应力场的任意位置处，,|,xx,|,|,yy,|,。,第19页/共44页,20第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6,21,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,6,位错的应力场及其与其它缺陷的作用,（,2,）位错的应变能与线张力,A,单位长度位错的应变能：,w=Gb,2,(,推导略）。,（,0.51.0,螺位错取下限，刃位错取上限。）,B,位错的线张力：,T=Gb,2,。,C,位错是不稳定的缺陷。（熵增不能抵消应变能的增加。）,单根位错趋于直线状；,结点处张力平衡；,两端固定且受力时弯曲。,第20页/共44页,21第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6,22,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,6,位错的应力场及其与其它缺陷的作用,（,2,）位错的应变能与线张力,D,保持位错弯曲所需的切应力：,Gb/2r,第21页/共44页,22第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6,23,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,6,位错的应力场及其与其它缺陷的作用,（,3,）位错与位错的交互作用,f=b,，,f=b,（刃位错）,。,同号相互排斥，异号相互吸引。,(,达到能量最低状态。,),第22页/共44页,23第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6,24,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,6,位错的应力场及其与其它缺陷的作用,（,4,）位错与溶质原子的相互作用,间隙原子聚集于位错中心，使体系处于低能态。,柯氏气团：溶质原子在位错线附近偏聚的现象。,（,5,）位错与空位的交互作用,导致位错攀。,第23页/共44页,24第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6,25,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,7,位错的增殖、塞积与交割,（,1,）位错的增殖：,F-R,源。,位错两端被钉扎，在切应力作用,下发生弯曲；,位错运动时发生卷曲；,异号位错相遇,一位错环,+,一位,错线；,上述过程重复进行。,(p38),第24页/共44页,25第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第2,26,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,7,位错的增殖、塞积与交割,（,2,）位错的塞积,分布：逐步分散。,错受力：切应力作用在位错上的力、位错间的排斥力、障碍物的阻力（短程）。,障碍物,源,O,第25页/共44页,26第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列,27,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,7,位错的增殖、塞积与交割,（,3,）位错的交割,位错交割后结果：按照对方位错柏氏矢量,（变化方向和大小）。,割阶,：位错交割后的台阶不位于它原来的 滑移面上。,扭折,：,位于,。,刃位错,:,割阶为刃型,扭折为螺型,;,螺位错,:,割阶和扭折均为刃型,.,对性能影响：增加位错长度,产生固定割阶。,(p40),14h,第26页/共44页,27第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列14,28,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,8,位错反应,（,1,）位错反应：位错的分解与合并。,（,2,）反应条件,几何条件：,b,前,=b,后,；反应前后位错的柏氏矢量之和相等。,能量条件：,b,2,前,b,2,后,;,反应后位错的总能量小于反应前位错的,总能量。,第27页/共44页,28第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列第2,29,第三节 原子的不规则排列,第一章,第三节原子不规则排列,9,实际晶体中的位错,位错的柏氏矢量一般是最短的点阵矢量。,结构条件：柏氏矢量连接两个原子平衡位置。,能量条件：体系能量越低，位错越稳定。,（,1,）全位错：通常把柏氏矢量等于点阵矢量的位错
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