《位错的运动》PPT课件

1、第三节 位错受力及其运动n一、作用在位错上的力n1. 虚功原理：外力对晶体滑移所做的功等于位错线受“力挪动所做的功。n2. 关于“力的阐明：n这是一个虚拟的力，但源于晶体的内外应力场。n只需存在内外应力场，位错即使静止也受力。n这是一种组态的作用力，并非原子所受的作用力。3.位错受力的两种方式：n1滑移力外力为切应力n单位长度位错上的力：f= bn与位错的运动方向平行，并垂直于位错线，指向未滑移区。任何位错均可发生滑移运动。n位错受力处处相等，位错只在滑移面上运动，也称滑移力。位错的滑移不改动晶体体积，称保守运动。n2攀移力外力为与b同向的正应力n单位长度刃位错受力：f=- bn拉应力作用下f

2、为负负攀移，压应力下f为正正攀移n二、位错的滑移:外切应力作用下，位错在滑移面上的运动，导致晶体永久变形。n 1.刃位错的滑移： 位错滑移是在切应力作用下，经过位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地做少量的位移小于一个原子间距而逐渐实现的。位错运动到哪里，哪里就出现多余半原子面。在切应力作用下，滑移面上方每列原子只挪动了b/6，位错就挪动了一个原子间隔b，多余半原子面也挪动了一个原子间隔在晶体外表出现一个滑移台阶，这种滑移方式所需求的应力比晶体作整体运动所需的应力要小得多。n 纯刃位错的滑移沿位错线的法线方向进展，滑移面由位错线与其柏矢量组成。位错在滑移面上的运动叫滑移。对刃型位错，

3、柏矢量与位错线垂直，滑移面是独一的。n2. 螺位错的滑移：n 柏矢量与位错线平行，在切应力作用下，螺位错的挪动方向与柏氏矢量相垂直，也与切应力及晶体滑移的方向相垂直。螺位错具有多个滑移面，在滑移运动时可从一个滑移面到另一个滑移面上去，这一过程称为交滑移。3. 混合位错的滑移n沿柏氏矢量方向对晶体施加应力，那么A、B处为符号相反的刃位错，C、D处为符号相反的螺位错，在一样的外力作用下，各自运动方向相反，故位错环只能收缩或扩展。同样是晶体产生一个b大小的宏观变形。4. 位错滑移的方向n三、位错的攀移n刃型位错在垂直于滑移面方向的运动称为攀移。这相当于多余半原子面的伸长或缩短，因此需求原子的迁移。n

4、正攀移：正刃位错原子从多余的半原子面边缘跳入晶格间隙位置，作为间隙原子分散开来，或者跳入晶体中分散到附近的空位时，都能使位错向上攀移。n负攀移：反之假设间隙原子分散到位错线上，位错向下攀移。位错的线张力n线张力：位错线添加一个单位长度时，引起晶体能量的添加，即位错的线张力就等于：单位长度位错的应变能T=W= Gb2。直线=1，弯曲=0.5。n思索到实践晶体中位错是弯曲的，在远处的应力场能够会有部分抵消，使位错线的线张力小于直位错线，通常用Gb2/2作为位错线张力的估算值。位错线张力在数量上与单位长度的位错能相等，但要留意两者不同的物理意义和不同的量纲。第四节 在整体中的位错晶体中有大量位错存在

5、，要思索它们之间的相互作用及作为群体的位错的特性。n一、位错间的交互作用n两平行螺位错的相互作用： 螺位错 b1 ) 只需纯切应力分量:zn位错b2受力为：nF = b2 zn= (Gb1b2 / 2r)n可见，合力F是一种径向力.当位错同向时，两位错在F的作用下表现为相互排斥。当位错反向时，两位错在F的作用下表现为相互吸引。2.两平行刃位错间的交互作用n位错b1在点(x，y)处的应力分量为:xx，yx，xy，yy和zz。n位错2受滑滑移力Fx及攀移力FynFy与y同号。当b2在b1上方时，Fy0，b2在b1下方时，Fy0。当位错反向(异号时，Fx，Fy取负号。n对同号位错实线n(1)当| x

6、 | = | y |，Fx = 0。(2)当x = 0，Fx = 0。(3)当| x | | y |，Fx | y |，Fx 0。可见，x=0和| x | = | y |处，Fx=0，是位错间平衡位置。x=0处是稳定平衡。| x | = | y |是不稳定平衡。n异号位错虚线3.位错与点缺陷的交互作用n假设：n1点缺陷是球对称的，其应力场也是球对称的正应力场。n2将位错的应力场也简化为正应力场，与点缺陷作用。n注：螺位错的应力场为纯切应力场。与点缺陷无交互作用n 由于刃位错滑移面上为压应力区，下为拉应力区，可使溶质原子在位错线附近聚集。柯垂尔气团Cottrell Atmosphere：大溶质原

7、子处于正刃位错上方；小原子位于其下方，且稳定存在。那么优分布在刃位错周围，并紧靠位错线的点缺陷构成所谓的柯垂尔气团。柯垂尔气团钉扎位错，降低应变能，添加位错运动阻力，使晶体强度添加。二、位错的增殖与塞积n1.位错源：n一段被钉扎的位错,遭到各处一样的滑移力而向前滑移,但A,B两点被钉扎,变成曲线方式,并逐渐扩展,分裂出一位错环.这一过程所需的外力越来越大,弯成半圆时,到达最大.以后位错再向外膨胀,曲率减小,外力下降.n位错也可一端被钉扎.2. 螺位错的双交滑移增殖n滑移面m上一螺位错滑移受阻后，其中AB段经过交滑移运动到n面，滑移一段间隔后又回到与m平行的面上，留在n面上的两位错不能随之一同运

8、动，起到钉扎位错的作用，而使位错增殖。3. 位错塞积n金属晶体在塑性变形时，一个滑移面上有许多位错被迫堆积在某种妨碍前，构成位错塞积群。这些位错来自同一位错源，具有一样的柏矢量。在塞积群中，每一个位错(除领先位错以外)在外应力及其位错的应力场结协作用下坚持平衡n位错塞积群的一个重要效应就是：在它的前端引起应力集中。三、位错的交割：两位错相互交割，必在对方留下一个与本身柏氏矢量大小、方向一样的一小段位错。n1. 扭折n 假设小段位错位于原位错的滑移面上，由于线张力的作用，经过滑移可使小段位错消逝。n2. 割阶n 假设小段位错垂直于位错的滑移面与原位错的滑移面不同，小段位错不能够靠滑移而消逝。3. 举例n1.两刃位错相互交割：AB是m面上的滑动位错，CD是n面上的未动位错，当AB扫