实际晶体中的位错PPT课件

1，1，3.2.4实际晶体中的位错，实际晶体中的位错由晶体结构和能量条件两个因素决定。 这里特别讨论面心立方晶体中的位错。 (1)实际的晶体结构中的单位错位全错位，贝氏体向量沿滑移方向的原子间距的整数倍的错位称为全错位。 假设沿着滑移方向连接邻接原子的矢量为s，则全位错的柏氏矢量b=ns，n为正整数。 n=1时，这种全变位的能量最低，这种情况下变位称为单位变位，也称为全变位。2、单位位错的柏氏向量必须与各晶体的最密排列方向平行。 面心立方结构： b为a/2，体心立方结构： b为a/2、3，纸面为滑移面(111 )，左侧为未滑移区，右侧为已滑移区，均为正常层叠，在已滑移区与未滑移区边界存在单位位错。 位错线扫描滑动面后，滑动面上下的原子排列整齐如旧。 单位错位打滑时，为了不损害打滑面上下原子排列的完整性，单位错位也称为完全错位。 4、FCC中全位错滑移时原子的滑移路径b层原子的滑移为BCB、5，图中的FCC结晶的滑移面为(111 )结晶面，柏氏矢量方向为110结晶方向，b=1/2110； 半原子面(登录面)为(110 )晶面，其层叠顺序简称为ababab，FCC晶体全位错的柏氏矢量简称为b=a/2，b=1/2。 全变位的滑动面为111，刃状变位的上升面(与滑动面和滑动方向垂直的平面)为110。6，7，(2)不完全位错将实际晶体中存在小于最短平移向量(即最邻近的两个原子间距离)的位错称为部分位错。 柏氏向量不等于最短平移向量整数倍的位错称为不完全位错。 不完全位错沿着滑移面扫描后，滑移面上的下层原子不再占据通常的位置，发生位错，形成堆栈错误。 在密排面上，将上下部分的结晶作为适当的相对滑移，或者以正常的层叠顺序抽取1层，或者插入1层也能够形成位错。 在、8、9、10、金属中发生层间错误的概率与层间错误能量的大小有关。 在铝这样的层叠能力高的材料中，看不到层叠错误的奥氏体系不锈钢和黄铜等层叠错误能力低的材料中，可能会发生很多层叠错误。 见表7-4。 层错破坏了晶体中的正常周期性，使电子产生多馀的散射而增加了能量，但由于层错不产生晶格应变，层错能远低于晶界能。相对于11、多层(111 )面以ABCABC的顺序层叠的FCC结晶，当b层的原子滑动至c的位置时形成层的位错，结晶层的位错能增加。 层错能较小时，b层原子停留在准稳定的c位置的位错能较大时，b原子连续滑动2次返回b位置。 FCC中全位错滑移时原子的滑移距离为BCB、12，晶体中的位错区与正常层叠区的边界为不完全位错。 面心立方晶体中存在休克(Shockley )的不完全位错和Frank的不完全位错这两种不完全位错。13、休克雷(Shockley )的不完全位错(刃型)的构造是位错线左侧的正常层叠区的原子从b位置沿着柏氏矢量b-2滑动到c位置，即层叠位错区扩大，不完全位错向左滑动。 巧克力的不完全位错可以是刃型、螺旋型、混合型。 巧克力的不完全转位是可以滑动的。14，Shockley分位错误的特征： (a )位于孪生面上，柏氏向量沿孪生方向，小于孪生方向的原子距离：(b )不仅是滑动区域和非滑动区域的边界，而且是有层错误区域和无层错误区域的边界。 (c )刃型、螺杆型、混合型均可。 (d )只能通过局部滑移形成。 即使是刃型Shockley的不完全位错，也不能通过插入半原子面得到。 通过插入半原子面不可能形成大的层错区域。 (e )刃型Shockley的不完全位错也打滑，爬不上去。 滑动面上部(或下部)原子的扩散不会使位错消失，因此在有位错的区域和无位错的区域之间总是存在边界线，是震荡的不完全位错线。.15，(f )螺旋型肖特雷不完全位错也不能打滑。 螺旋型粘土的不完全位错不是沿着两个111面(主滑动面和滑动面)的交线110方向，而是沿着112方向，因此不能从一个滑动面向另一个滑动面传递滑动。16、面心立方晶体中的Frank位错，除了局部滑移外，还可通过提取或插入部分111面而形成局部位错。 (a )如图所示，从无层位错区的111面提取部分111面，层叠顺序从ABCABABC变为ABCABABC，发生局部的层位错，其层位错区和正常层叠区的边界为Frank位错。 其柏氏向量为b=a/3。 同样，当插入部分111面时，也会形成frank位错。 弗兰克重排不能打滑，只能爬。17、Frank分位错误的特征： (a )在晶面上，可以直线、曲线、闭环，但是任何形状都是刃型。 因为b=1/3和111晶面垂直。 (b )由于b不是FCC的滑移方向，法兰克的差错不能滑移，只能攀登(通过扩散扩大或缩小)。 不是已经滑移的区域和未滑移的区域的边界，而是有层错误区域和无层错误区域的边界。 注意与Shockley差错的特点进行比较。18、扩张位错、定义：两个Shockley位错，中间夹着一层错的整个缺陷的配置称为扩张位错。 扩张位错的柏氏矢量： b=b1 b2=1/2，扩张位错是夹在一个单位位错分解的两个不完全位错之间的一个位错的配置。19，面心立方晶体的滑移和扩散位错，20，扩散位错的特征，(3)构成扩散位错的两个粘土的不完全位错在交互作用下必定处于相互平行的位置，其间的距离d，即层叠位错的宽度，其值不变。 (1)在111面上，由夹在平行的Shockley的不完全变位之间的变位区域构成。 (2)柏氏矢量b=b1 b2=1/2，b1和b2分别是肖氏不完全位错的柏氏矢量，它们的角度为60。 (4)扩大位错可以在滑动面内滑动，但不能爬行。 (5)扩大位错的两个Shockley位错可以在一定条件下合并，形成一个螺旋状全位错可以打滑。21，(3)重排反应是指由几个重排合成一个新重排或由一个重排分解成几个新重排的过程。 重排反应是否进行取决于以下两个条件。 必须满足几何条件和柏氏矢量的保存性，必须等同于反应前后大家错误的柏氏矢量。 即必须满足能量条件。 也就是说，反应后大家错误的总能量必须小于反应前大家错误的总能量。 即，22例如FCC的全部位错分解为Shockley错误： bb1 b2，判断该位错反应是否进行。符合计算能量条件：反应前：反应后：能量条件：因此该重排反应可以自发进行。几何条件：23、FCC晶体中位错反应的一般表示： Thompson汤普森四面体，四面体的四个顶点分别位于晶体中的a (1/2，0，1/2，1/2 )、c (1/2，1/2，0 )、d (0，0，0 )等处，四面体的四个外表面的中心分别假定为、和 其馀类推。24、这样a、b、c、d、这8点中的每2点连接的矢量表示FCC晶体中所有重要的位错的柏氏矢量。25，罗向量是由四面体的顶点a，b，c，d (罗马字)连接的向量：罗向量是FCC中的全位错的柏氏向量，26， 不对应的罗-希向量是用四面体的顶点(罗马字)和其顶点的外表面中心(不对应的希腊文字)连接的向量：这些向量是根据三角形的重心的性质求出的不对应的罗-希向量是FCC中错误的Shockley分量的柏氏向量， 对应的罗-希向量是FCC中错误Shockley的柏氏向量：28，对应的罗-希向量可以根据向量合成规则求出对应的罗-希向量：对应的罗-希向量是FCC中错误frank的柏氏向量。.29，稀矢量，所有稀矢量都可以根据矢量合成规则求出：稀矢量是FCC中压杆位错的柏矢量。 FCC中的位错反应、即位错误的合成和分解也可以用Thompson四面体的向量表示。30，31，罗马-科特里尔重排的形成，32，两个重排在各自的滑移面分解，形成扩张重排A1B1，C1D1，