线缺陷 面缺陷PPT课件

.,1,3.3线缺陷,位错,晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。,用于解释晶体的塑性变形。,位错的提出：,.,2,m=104105MPa,实际金属单晶：,切变强度值间的巨大差异，使人们认识到:,一般金属理论切变强度：,110MPa,晶体的滑移也并非刚性同步,实际晶体结构并非理想完整,.,3,1934年Taylor、Polanyi、Orowan三人几乎同时提出晶体中位错的模型。,.,4,2.相比于刚性滑移，小距离的弹性偏移容易实现。,实测临界切应力低的原因？,位错附近的原子因错排而能量较高，容易运动；,.,5,透射电镜下观察到的位错线,1956年，晶体错位被实验观察所证实，位错理论得到广泛接受。,.,6,3.3.2位错的类型及性质,根据原子的滑移方向和位错线取向的几何特征，位错可分为：,刃位错螺位错混合位错,一、位错的类型,.,7,刃型位错（edgedislocation）,滑移面：ABCD半原子面：EFGH位错线：EF,.,8,EF线犹如砍入晶体的一把刀的刀刃,EF,晶体已滑移部分和未滑移部分的交线,位错线:,刃位错:,.,9,（1）正刃型位错:,分类：,半原子面在滑移面上方.,用“”表示,.,10,半个原子面在滑移面下方.,（2）负刃型位错:,用“”表示。,.,11,2.螺型位错,BC线以右为已滑移区，以左为未滑移区。,.,12,螺形位错示意图,BC线两侧的上下两层原子都偏离了平衡位置，围绕着BC连成了一个螺旋线.,.,13,分类：,拇指:螺旋面前进方向其余:螺旋面旋转方向,左旋:右旋:,被BC线所贯穿的平行晶面变成以BC线为轴的螺旋面。,右手法则,左手法则,.,14,二、位错的性质,2.位错不能中断于晶体内部。,位错及畸变区是一条半径为34个原子间距的管道；,在表面露头；终止于晶界和相界；与其他位错相交；自行封闭成环。,1.形状：,不一定是直线,.,15,3.3.3位错的表征,-柏氏矢量,1.柏氏矢量的物理意义,柏氏矢量，b，反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。,（b越大，位错周围的点阵畸变越严重）,.,16,2.柏氏矢量的确定方法,按右手法则做柏氏回路。,（1）先确定位错的方向，,（一般规定位错线垂直纸面时，由纸面向外为正）,.,17,M,N,O,P,Q,（2）在实际晶体中，避开位错附近的严重畸变区作一闭合回路，回路每一步连结相邻原子。,刃型位错柏氏矢量的确定(a)有位错的晶体,.,18,M,N,O,P,Q,刃型位错柏氏矢量的确定(a)有位错的晶体(b)完整晶体,（3）按同样方法在完整晶体中做回路。,.,19,（4）这时终点和起点不重合，由终点到起点引一矢量QM，即柏氏矢量b。,柏氏矢量,.,20,螺型位错柏氏矢量的确定(a)有位错的晶体(b)完整晶体,柏氏矢量,.,21,螺型位错,3.柏氏矢量b的特征,b与起点的选择无关;与路径也无关。,(一根不可分叉的任何形状的位错只有一个b),b具有守恒性。,利用b与位错线t的关系,可判定位错类型。,bt,bt,刃型位错,.,22,3.3.4位错的运动,一、位错的易动性,位错为什么易动？,毛毛虫爬行,.,23,二、位错运动的方式,1.滑移：,位错沿滑移面的移动。,位错运动到晶体表面时，整个上半部晶体相对下半部,刃型位错的滑移,移动了一个柏氏矢量。,.,24,2.晶体滑移方向与位错运动方向一致。,特征：,刃型位错的滑移,1.刃型位错滑移面唯一；,（螺位错可有多个滑移面）,.,25,一.位错运动与晶体结构的关系？,位错沿原子密排面及密排方向的运动最容易。原子排列最紧密地平面被认为是滑移面，最密排方向被认为是滑移方向。,.,26,.,27,2.攀移：,刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。,分类：,正攀移,原子面上移，空位加入,空位运动引起的攀移（正攀移）,.,28,间隙原子运动引起的攀移（负）,负攀移,原子面下移，原子加入,.,29,多余半原子面通过空位（原子）扩散而缩短(或伸长)。,2.所需能量不同，,位错攀移的实质：,滑移与攀移的区别：,3.螺型位错没有攀移运动。,1.运动方向不同；,（平行/垂直于滑移面）,攀移需要更大的能量；,？,.,30,3.4面缺陷,特定表面上晶体的平移对称性终止或间断。,材料的表面晶界相界,.,31,3.4.1晶体的表面,表面原子的另一侧无固体中原子的键合，配位数少,有空悬的化学键。,表面悬空键：,.,32,体相原子,表面原子,悬空键,悬空键的存在，导致表面原子偏离正常位置，并影响邻近的几层原子，造成点阵畸变，使其能量高于晶体内部。,表面悬空键对晶体的影响：,.,33,晶体表面单位面积能量的增加。,（比）表面能：,表面能具有各向异性吗？原因？,体相原子,表面原子,悬空键,.,34,表面具有易吸附性,体相原子,表面原子,悬空键,纳米材料催化团聚?,.,35,3.4.2晶界,晶体结构相同空间取向不同,晶界两侧晶粒关系:,.,36,一.晶界的结构,根据相邻晶粒的位向差，分为,小角度晶界大角度晶界共格界面(特殊),.,37,小角度晶界基本上由一系列刃位错组成。,1.小角度晶界,小角度晶界示意图,相邻晶粒位向差很小，一般小于10。,结构：,晶界中位错排列越密，则位向差愈大。,特点：,.,38,相邻晶粒位向差较大，一般大于10。,2.大角度晶界,大角度晶界示意图,不能用位错模型，关于大角度晶界的结构说法不一。,结构及特点：,晶界可视为23(5)个原子的过渡层。,.,39,晶界部分的原子排列尽管有其规律，但排列复杂，暂以相对无序来理解。,.,40,共格界面,共格孪晶界与非共格孪晶界,界面上两侧晶体的某晶面具有相同的原子排列，例如同一族的不同晶面。,.,41,晶界上