13.柏氏矢量.doc

柏氏矢量从上面介绍的两种基本类型的位错模型得知在位错线附近的一定区域内均发生了晶格畸变，位错的类型不同，则位错区域内的原子排列情况与晶格畸变的大小和方向都不相同柏氏矢量人们设想，最好能有一个量，用它不但可以表示位错的性质，而且可以表示晶格畸变的大小和方向，从而使人们在研究位错时能够摆脱位错区域内原子排列具体细节的约束，这就是所谓的柏氏矢量。现以刃型位错为例说明柏氏矢量的确定方法：l 在实际晶体中，从距位错一定距离的任一原子似出发，以至相邻原子为一步，沿逆时针方向环绕位错线做一闭合回路，称之为柏氏回路。l 在完整晶体中以同样的方向和步数做相同的回路，此时的回路没有封闭。l 由完整晶体的回路终点Q到始点M引一矢量，使该回路闭合，这个矢量即为这条位错线的柏氏矢量。有了位错线和柏氏矢量就可以确定刃型位错的正负通常先人为地规定位错线的方向，然后用右手食指表示位错线的方向，中指表示柏氏矢量的方向，当拇指向上时为正刃型位错，向下时为负刃型位错，如图1.38所示。螺旋位错的柏氏矢量：与刃型位错一样，也是在含有螺型位错的晶体中做柏氏回路。然后在完整晶体中做相似的回路，前者的回路闭合，后者的回路则不闭合，自终点向始点引一矢量，使回路闭合，这个矢量就是螺型位错的柏氏矢量。螺旋位错线和刃型位错线与柏氏矢量的关系从柏氏矢量可以看出：1. 刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直，这是刃型位错的一个重要特征2. 螺型位错的柏氏矢量与其位错线相平行，这是螺型位错的重要特征柏氏矢量是描述位错实质的一个很重要的标志它集中反映了位错区域畸变总量的大小和方向现将它的一些重要特性归纳如下1. 用柏氏矢量可以判断位错的类型，不需要再去分析晶体中是否存在额外半原子面等原子排列的具体细节。如位错线与柏氏矢量垂直就是刃型位错，位错线与柏氏矢量平行，就是螺型位错。2. 用柏氏矢量可以表示位错区域晶格畸变总量的大小。n 位错周围的所有原子，都不同程度地偏离其平衡位置，位错中心的原子偏移量最大，离位错中心越远的原子，偏离量越小。n 通过柏氏回路将这些畸变迭加起来，畸变总量的大小即可由柏氏矢量表示出来。n 显然，柏氏矢量越大，位错周围的晶格畸变越严重。n 因此，柏氏矢量是一个反映位错引起的晶格畸变大小的物理量。3. 用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大小。已知位错线是晶体在滑移面上已滑移区和未滑移区的边界线，位错线运动时扫过滑移面，晶体即发生滑移,其滑移量的大小即柏氏矢量，滑移的方向即柏氏矢量的方向。4. 条位错线的柏氏矢量是恒定不变的，它与柏氏回路的大小和回路在位错线上的位置无关，回路沿位错线任意移动或任意扩大，都不会影响柏氏矢量。5. 对于一个位错来说，同时包含位错线和柏氏矢量的晶面是潜在滑移面。n 刃型位错线和与之垂直的柏氏矢量所构成的平面就是滑移面，刃型位错的滑移面只有一个。n 由于螺型位错线与柏氏矢量相平行，任意一包含位错线的晶面都是潜在的滑移面，螺型位错可以从一个滑移面滑移到另一个滑移面。n 所以包含柏氏矢量和位错线的平面可以有无限个，螺型位错的滑移面是不定的，它可以在更多的滑移面上进行滑移。前面所描述的刃型位错线和螺型位错线都是一条直线这是一种特殊情况在实际晶体中，位错线一般是弯曲的，具有各种各样的形状，但是由于一根位错线具有唯一的柏氏矢量，所以当柏氏矢量与位错线既不平行又不垂直而是交成任意角度时，则位错是刃型和螺型的混合类型，因而称为混合型位错它是晶体中较常见的一种位错线混合型位错形成模型从图1.40可以看出：晶体的右上角在外力的作用下发生切变时，其滑移面ACD的上层原子相对于下层原子移动了一段距离之后，就出现了已滑移区与未滑移区的边界线AC，这条边界线就是一条位错线若它的柏氏矢量为那么可以看出1. 位错线上的不同线段与柏氏矢量具有不同的交角，如图1.40所示。2. 在A点附近，位错线与柏氏矢量平行，所以是螺型位错，在C点附近与柏氏矢量垂直，所以是刃型位错，其余