点缺陷与位错的相互作用.ppt

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