第二章晶体结构缺陷-1

1、 第二章第二章 晶体的结构缺陷晶体的结构缺陷 概 述1 1、晶体结构缺陷是造成晶格点阵畸变的因素。、晶体结构缺陷是造成晶格点阵畸变的因素。2 2、缺陷的分类：、缺陷的分类：按缺陷大小、形状和作用范围可把缺陷分为三类：按缺陷大小、形状和作用范围可把缺陷分为三类：点缺陷：点缺陷：在三维方向上尺度都很小的缺陷。在三维方向上尺度都很小的缺陷。线缺陷：线缺陷：一维方向上的缺陷，在其它两维方向上尺一维方向上的缺陷，在其它两维方向上尺度都很小。度都很小。面缺陷：面缺陷：在两维方向上伸展的缺陷、晶界、表面等在两维方向上伸展的缺陷、晶界、表面等 本章内容本章内容2.1 2.1 晶体的点缺陷晶体的点缺陷2.2 2

2、.2 晶体的线缺陷晶体的线缺陷2.3 2.3 晶体的面缺陷晶体的面缺陷2.4 2.4 固溶体固溶体2.1点缺陷点缺陷 1.1.点缺陷分类点缺陷分类2.2.点缺陷的符号表征点缺陷的符号表征3.3.缺陷反应表示法缺陷反应表示法 4.4.热缺陷浓度的计算热缺陷浓度的计算对理想晶格偏离的几何位置及成分划分：对理想晶格偏离的几何位置及成分划分：1)1)填隙原子：原子进入晶体中正常结点间的间隙填隙原子：原子进入晶体中正常结点间的间隙位置，成为填隙原子，或称间隙原子。位置，成为填隙原子，或称间隙原子。2)2)空位：正常结点没有原子或离子所占据，成为空位：正常结点没有原子或离子所占据，成为空结点。空结点。3)

3、3)杂质原子：外来原子进入晶格。杂质原子：外来原子进入晶格。 取代式杂质原子（置换式）取代式杂质原子（置换式） 间隙式杂质原子（填隙式）间隙式杂质原子（填隙式）1.1.点缺陷分类点缺陷分类根据缺陷产生的原因：根据缺陷产生的原因：(1)(1)热缺陷：热缺陷：(2)(2)杂质缺陷杂质缺陷( (组成缺陷组成缺陷) )：外来原子进入晶体：外来原子进入晶体(3)(3)电荷缺陷：自由电子空穴电荷缺陷：自由电子空穴(4)(4)色心：负离子缺位和被束缚的电子色心：负离子缺位和被束缚的电子(NaCl+TiO(NaCl+TiO2 2) )(5)(5)非化学计量结构缺陷：随周围气氛的性质和压非化学计量结构缺陷：随周

4、围气氛的性质和压力的大小的变化力的大小的变化弗伦克尔缺陷弗伦克尔缺陷肖特基缺陷肖特基缺陷间隙原子和空位间隙原子和空位晶体体积不变晶体体积不变正离子空位和负离子空位正离子空位和负离子空位晶体体积增加晶体体积增加2.2.点缺陷的符号表征（克劳格点缺陷的符号表征（克劳格- -文克符号）文克符号）以以MX型化合物为例：型化合物为例： 1）空位（）空位（vacancy）用用V来表示，右下标表示缺陷来表示，右下标表示缺陷所在位置，所在位置，VM含义即含义即M原子位置是空的。原子位置是空的。2）间隙原子（）间隙原子（interstitial），），填隙原子，用填隙原子，用Mi、Xi来表示，来表示，M、X原子

5、位于晶格间隙位置。原子位于晶格间隙位置。3）错位原子）错位原子 错位原子用错位原子用MX、XM等表示，等表示，MX的含的含义是义是M原子占据原子占据X原子的位置。原子的位置。4）由电子（）由电子（electron）与电子空穴）与电子空穴 (hole）分别用分别用e，和和h 来表示。来表示。“，”代表一个单代表一个单位负电荷，位负电荷， “ ”代表一个单位正电荷。代表一个单位正电荷。 5）带电缺陷）带电缺陷 在在NaCl晶体中，取出一个晶体中，取出一个Na+离子，离子，VNa , Cl离子空位记为离子空位记为VCl ， 即：即：VNa=VNae，VCl =VClh。 其它带电缺陷：其它带电缺陷：

6、1)CaCl2加入加入NaCl晶体时，若晶体时，若Ca2+离子位于离子位于Na+离子离子位置上，其缺陷符号为位置上，其缺陷符号为CaNa 。 2)CaZr,表示表示Ca2+离子占据离子占据Zr4+离子位置，此缺陷带离子位置，此缺陷带有二个单位负电荷。有二个单位负电荷。 其余的缺陷其余的缺陷VM、VX、Mi、Xi等都可以加上对应于原等都可以加上对应于原阵点位置的有效电荷来表示相应的带电缺陷。阵点位置的有效电荷来表示相应的带电缺陷。 6）缔合中心）缔合中心 电性相反的缺陷距离接近到一定程度电性相反的缺陷距离接近到一定程度时，在库仑力作用下会缔合成一组或一时，在库仑力作用下会缔合成一组或一群，产生一

7、个群，产生一个缔合中心缔合中心， VM和和VX发生缔发生缔合合,记为（记为（VMVX）。）。3. 缺陷反应表示法缺陷反应表示法 对于杂质缺陷而言，缺陷反应方程式的一般式： 产生的各种缺陷产生的各种缺陷杂质杂质基质基质写缺陷反应方程式应遵循的原则写缺陷反应方程式应遵循的原则 缺陷反应方程式遵循下列基本原则：缺陷反应方程式遵循下列基本原则： （1）位置关系）位置关系（2）质量平衡质量平衡（3）电中性）电中性 （1）位置关系：）位置关系： 在化合物在化合物MaXb中，无论是否存在缺陷，中，无论是否存在缺陷，M的格点数的格点数/X的格点数的格点数 a/b。 NaCl，正负离子格点数之比为，正负离子格点

8、数之比为1/1， Al2O3中则为中则为2/3。 n位置关系强调形成缺陷时，基质晶体中正位置关系强调形成缺陷时，基质晶体中正负离子负离子格点数之比格点数之比保持不变，并非原子个保持不变，并非原子个数比保持不变。数比保持不变。nVM、VX、MM、XX、MX、XM等位于正常等位于正常格点上，对格点上，对格点数的多少格点数的多少有影响，而有影响，而Mi、Xi、e，、h等不在正常格点上，对格点数等不在正常格点上，对格点数的多少无影响。的多少无影响。一一形成缺陷时，基质晶体中的形成缺陷时，基质晶体中的原子数原子数会发生会发生变化，外加杂质进入基质晶体时，系统原变化，外加杂质进入基质晶体时，系统原子数增加

9、，晶体尺寸增大；基质中原子逃子数增加，晶体尺寸增大；基质中原子逃逸到周围介质中时，晶体尺寸减小。逸到周围介质中时，晶体尺寸减小。 （2）质量平衡：）质量平衡：缺陷反应方程式两边的质量缺陷反应方程式两边的质量应该相等。需要注意的是缺陷符号的应该相等。需要注意的是缺陷符号的右下标右下标表示缺陷所在的位置，对质量平衡无影响。表示缺陷所在的位置，对质量平衡无影响。 （3）电中性：）电中性：电中性要求缺陷反应方程式两电中性要求缺陷反应方程式两边的边的有效电荷数有效电荷数必须相等。必须相等。缺陷反应实例缺陷反应实例 （1）杂质（组成）缺陷反应方程式）杂质（组成）缺陷反应方程式杂质在杂质在基质中的溶解过程基

10、质中的溶解过程 一般遵循一般遵循杂质的正负离子分别进入基质的杂质的正负离子分别进入基质的正负离子位置正负离子位置的原则的原则例例1写出写出NaF加入加入YF3中的缺陷反应方程式中的缺陷反应方程式n以以正离子正离子为基准，反应方程式为：为基准，反应方程式为：n以以负离子负离子为基准，反应方程式为：为基准，反应方程式为：.FF YYFV2F NaNaF3 F.i YYF3F2Na Na3NaF3 n以正离子正离子为基准，缺陷反应方程式为：n以负离子负离子为基准，则缺陷反应方程式为：ClClCaCaCl iCl.KKCl2Cl K.KKCl2Cl2VCaCaCl基本规律：基本规律：q低价正离子占据高

11、价正离子位置时，该位低价正离子占据高价正离子位置时，该位置带有置带有负电荷负电荷，为了保持电中性，会产生，为了保持电中性，会产生负离子空位或间隙正离子。负离子空位或间隙正离子。q高价正离子占据低价正离子位置时，该位高价正离子占据低价正离子位置时，该位置带有置带有正电荷正电荷，为了保持电中性，会产生，为了保持电中性，会产生正离子空位或间隙负离子。正离子空位或间隙负离子。 例例3 MgO形成形成MgO形成肖特基缺陷时，表面的形成肖特基缺陷时，表面的Mg2+和和O2-离子离子迁移到表面新位置上，在晶体内部留下空位迁移到表面新位置上，在晶体内部留下空位:MgMg surface+OO surface

12、MgMg new surface+OO new surface + 以以（naught）代表无缺陷状态，则：）代表无缺陷状态，则： O.O MgVV .O MgVV例例4 AgBr形成弗仑克尔缺陷形成弗仑克尔缺陷 其中半径小的其中半径小的Ag+离子进入晶格间隙，离子进入晶格间隙，在其格点上留下空位，方程式为：在其格点上留下空位，方程式为： AgAg Ag.iVAg 当晶体中剩余空隙比较小，如当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型型结构，容易形成肖特基缺陷；当晶体中剩结构，容易形成肖特基缺陷；当晶体中剩余空隙比较大时，如萤石余空隙比较大时，如萤石CaF2型结构等，型结构等，容易产生弗仑克尔缺陷。容

13、易产生弗仑克尔缺陷。 4. 4. 热缺陷浓度的计算热缺陷浓度的计算 在一定温度下，热缺陷是处在不断地产生和在一定温度下，热缺陷是处在不断地产生和消失的过程中，当单位时间产生和复合而消失的消失的过程中，当单位时间产生和复合而消失的数目相等时，系统达到平衡，热缺陷的数目保持数目相等时，系统达到平衡，热缺陷的数目保持不变。不变。 根据质量作用定律，可以利用化学平衡方法根据质量作用定律，可以利用化学平衡方法计算热缺陷的浓度。计算热缺陷的浓度。k波尔兹曼常数波尔兹曼常数 MgOMgOMgOSSVVMgOexp(/)OSSfVKKKEkTMgO晶体中形成晶体中形成Schttky缺陷：缺陷： 表面位置可表面

14、位置可以不加表示以不加表示 SMgOMgOKVVVV0MgOVVexp(/2)OfVKEkT化学平衡方法计算热缺陷浓度化学平衡方法计算热缺陷浓度 exp(/)yxfVKEkT（2） 弗仑克尔缺陷浓度的计算弗仑克尔缺陷浓度的计算AgBr晶体形成弗仑克尔缺陷的反应方程式为：晶体形成弗仑克尔缺陷的反应方程式为： AgAg平衡常数平衡常数K为：为： 式中式中 AgAg 1。则则式中式中 Ef为形成为形成1摩尔弗仑克尔缺陷的自由焓变化。摩尔弗仑克尔缺陷的自由焓变化。 .AgiVAg .AgAgiAgVAgK . exp()2fiAgEAgVkT2.2 线缺陷线缺陷（line defects，disloc

15、ation）一、完整晶体的塑性变形方式一、完整晶体的塑性变形方式二、位错的类型二、位错的类型三、位错的伯格斯矢量及位错的性质三、位错的伯格斯矢量及位错的性质 四、位错的应力场与应变能四、位错的应力场与应变能五、位错的运动五、位错的运动一、完整晶体的塑性变形方式一、完整晶体的塑性变形方式 1.晶体在外力作用下的滑移晶体在外力作用下的滑移2.晶体在外力作用下的孪生晶体在外力作用下的孪生 外力作用下晶体滑外力作用下晶体滑移示意图（微观）移示意图（微观）n滑移的定义滑移的定义n滑移的结果滑移的结果n滑移的可能性（滑移系滑移的可能性（滑移系统）：在最密排晶面统）：在最密排晶面（滑移面）的最密排晶（滑移面

16、）的最密排晶向（滑移方向）上进行向（滑移方向）上进行n晶体滑移的临界分切应晶体滑移的临界分切应力（力（ c）：开动晶体滑）：开动晶体滑移系统所需的最小分切移系统所需的最小分切应力应力1.晶体在外力作用下的滑移晶体在外力作用下的滑移n滑移的定义滑移的定义n滑移的结果滑移的结果n滑移的可能性（滑移系滑移的可能性（滑移系统）：在最密排晶面统）：在最密排晶面（滑移面）的最密排晶（滑移面）的最密排晶向（滑移方向）上进行向（滑移方向）上进行n晶体滑移的临界分切应晶体滑移的临界分切应力（力（ c）：开动晶体滑）：开动晶体滑移系统所需的最小分切移系统所需的最小分切应力应力1.晶体在外力作用下的滑移晶体在外力作

17、用下的滑移单晶试棒在拉伸应力作用下的单晶试棒在拉伸应力作用下的变化（宏观）变化（宏观）（a）变形前）变形前（b）变形后）变形后2.晶体在外力作用下的孪生晶体在外力作用下的孪生 在外力作用下，晶体的一部分相对于另一在外力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿着一定的晶面和晶向发生切变，切部分，沿着一定的晶面和晶向发生切变，切变之后，两部分晶体的位向以切变面为镜面变之后，两部分晶体的位向以切变面为镜面呈对称关系。呈对称关系。 011 211面心立方晶体（面心立方晶体（111）孪生示意图）孪生示意图 ( (b)（ ）晶面：孪生过程中（）晶面：孪生过程中（111）晶面的移动情况晶面的移动情况(a)孪生

18、面、孪生方向的方位孪生面、孪生方向的方位F 位错模型的提出位错模型的提出背景背景 完整晶体塑性变形完整晶体塑性变形滑移的模型滑移的模型金属晶体的理论强度金属晶体的理论强度 晶体缺陷的设想晶体缺陷的设想 以位错滑移模型计算晶体强度以位错滑移模型计算晶体强度二、位错的类型二、位错的类型 晶体在不同应力状态下，滑移方式不同。晶体在不同应力状态下，滑移方式不同。 根据原子的滑移方向和位错线取向的几何根据原子的滑移方向和位错线取向的几何特征不同，位错分为特征不同，位错分为刃位错、螺位错和混合刃位错、螺位错和混合位错位错。 强度、弹性和塑性强度、弹性和塑性低碳钢的拉伸图低碳钢的拉伸图外力外力PpPb材料在

19、外力作用下材料在外力作用下抵抗产生塑性变形抵抗产生塑性变形和断裂的能力和断裂的能力拉伸强度拉伸强度压缩强度压缩强度弯曲强度弯曲强度强度、弹性和塑性强度、弹性和塑性弹性变形弹性变形低碳钢的拉伸图低碳钢的拉伸图外力外力PpPb比例极限载荷比例极限载荷Pp=EE：弹性模量：弹性模量刚刚度度强度、弹性和塑性强度、弹性和塑性塑性变形塑性变形低碳钢的拉伸图低碳钢的拉伸图外力外力PpPb屈服屈服 Ps屈服强度屈服强度s=Ps/F0延伸率延伸率=L1-L0/L0断面收缩率断面收缩率=F0-Fk/F0强度、弹性和塑性强度、弹性和塑性断裂断裂低碳钢的拉伸图低碳钢的拉伸图外力外力PpPb缩颈缩颈 Pb拉伸强度拉伸强

20、度b=Pb/F0刃位错示意图刃位错示意图 1. 刃位错刃位错 n形成及定义：形成及定义： 以以ABCD面为滑移面面为滑移面发生滑移。发生滑移。 EF是晶体已滑移部分是晶体已滑移部分和未滑移部分的交线，和未滑移部分的交线，即刃位错（或棱位即刃位错（或棱位错）。错）。刃位错示意图刃位错示意图 1. 刃位错刃位错 几何特征：几何特征：n位错线位错线原子滑移方向原子滑移方向相；相；n滑移面上部：滑移面上部：压应力压应力，原子间距原子间距正常晶格间正常晶格间距。距。刃位错示意图刃位错示意图 1. 刃位错刃位错 n分类：分类：正刃位错，正刃位错， “ ” ；负刃位错，负刃位错， “T” 。符号中水平线代表

21、滑移符号中水平线代表滑移面，垂直线代表半个面，垂直线代表半个原子面。原子面。螺位错形成示意图螺位错形成示意图 n形成及定义：形成及定义： 沿沿ABCDABCD面滑移，面滑移， EFEF线为已滑移区与线为已滑移区与未滑移区的分界处。未滑移区的分界处。2. 螺位错螺位错 螺位错形成示意图螺位错形成示意图 几何特征：几何特征：n位错线位错线原子滑移方原子滑移方向相平行；向相平行；n位错线周围原子的配位错线周围原子的配置是螺旋状的。置是螺旋状的。2. 螺位错螺位错 螺位错形成示意图螺位错形成示意图 分类：分类：n左旋和右旋之分左旋和右旋之分n符合左手、右手螺旋符合左手、右手螺旋定则。定则。2. 螺位错

22、螺位错 （b）螺位错滑移面两侧晶面）螺位错滑移面两侧晶面上原子的滑移情况上原子的滑移情况（a）与螺位错垂直的）与螺位错垂直的晶面的形状晶面的形状混合位错的形成混合位错的形成（c）混合位错线附近原）混合位错线附近原子滑移透视图子滑移透视图 在外力在外力 作用下，两部作用下，两部分之间发生相对滑移，在分之间发生相对滑移，在晶体内部已滑移和未滑移晶体内部已滑移和未滑移部分的交线既不垂直也不部分的交线既不垂直也不平行滑移方向（伯氏矢量平行滑移方向（伯氏矢量b)b)。 3. 混合位错混合位错混合位错的形成混合位错的形成3. 混合位错混合位错 分解为刃位错和螺位错分解为刃位错和螺位错分量。分量。 位错线的

23、形状可以是任位错线的形状可以是任意的，但位错线上各点意的，但位错线上各点的伯氏矢量相同，只是的伯氏矢量相同，只是各点的刃型、螺型分量各点的刃型、螺型分量不同不同混合位错分解为刃位错和螺混合位错分解为刃位错和螺位错示意图位错示意图三、位错的柏格斯矢量（三、位错的柏格斯矢量（Burgers vector）及）及位错的性质位错的性质 柏格斯矢量：柏格斯矢量：晶体中有位错存在时，滑移面晶体中有位错存在时，滑移面一侧质点相对于另一侧质点的相对位移或一侧质点相对于另一侧质点的相对位移或畸变。畸变。性质：性质：大小表征了位错的单位滑移距离，方大小表征了位错的单位滑移距离，方向与滑移方向一致。向与滑移方向一致

24、。 1）对于给定点的位错，）对于给定点的位错，人为规定位错人为规定位错 线的方向线的方向2） 用右手螺旋定则确定用右手螺旋定则确定柏格斯回路方向。柏格斯回路方向。3）按照图所示的规律走）按照图所示的规律走回路，最后封闭回路的回路，最后封闭回路的矢量即要求的伯氏矢量矢量即要求的伯氏矢量1.确定柏格斯矢量的步骤确定柏格斯矢量的步骤简单立方结构中，围绕刃位错的简单立方结构中，围绕刃位错的伯格斯回路伯格斯回路 2 .伯氏矢量的表示方法伯氏矢量的表示方法 b=kauvw面心立方晶体的面心立方晶体的 b=a/2110体心立方体心立方b=a/2111密排六方密排六方b=a/311-20伯氏矢量的守恒性伯氏矢

25、量的守恒性 对一条位错线而言，其伯氏矢量是固定不变对一条位错线而言，其伯氏矢量是固定不变的，即位错的伯氏矢量的守恒性。的，即位错的伯氏矢量的守恒性。推论：推论： 1 1）一条位错线只有一个伯氏矢量。）一条位错线只有一个伯氏矢量。 2 2）如果几条位错线在晶体内部相交（交点称为）如果几条位错线在晶体内部相交（交点称为节点），则指向节点的各位错的伯氏矢量之和，节点），则指向节点的各位错的伯氏矢量之和，必然等于离开节点的各位错的伯氏矢量之和必然等于离开节点的各位错的伯氏矢量之和 。3 3）位错线的连续性：）位错线的连续性： 位错线不可能中断于晶体内部。在晶体内位错线不可能中断于晶体内部。在晶体内部，

26、位错线要么自成环状回路，要么与其它部，位错线要么自成环状回路，要么与其它位错相交于节点，要么穿过晶体终止于晶界位错相交于节点，要么穿过晶体终止于晶界或晶体表面。或晶体表面。 位错密度：单位体积内位错线的总长度位错密度：单位体积内位错线的总长度=L/V 式中式中 L为晶体长度，为晶体长度，n为位错线数目，为位错线数目，S晶体截晶体截面积。面积。一般退火金属晶体中一般退火金属晶体中 为为104108cm-2数量级，数量级，经剧烈冷加工的金属晶体中，经剧烈冷加工的金属晶体中， 为为10121014cm-2n LnS LS3. 3. 位错线的连续性及位错密度位错线的连续性及位错密度 四四. . 位错的

27、应力场与应变能位错的应力场与应变能理论基础：理论基础：连续弹性介质模型连续弹性介质模型假设：假设：1.1.完全服从虎克定律，即不存在塑性变形；完全服从虎克定律，即不存在塑性变形； 2. 2. 各向同性；各向同性； 3. 3. 连续介质，不存在结构间隙。连续介质，不存在结构间隙。位错的应力场位错的应力场: : 刃位错和螺位错区域有应力场存在。刃位错和螺位错区域有应力场存在。位错的应变能位错的应变能Wtot 位错使其周围点阵畸变，点阵能量增加，增加的位错使其周围点阵畸变，点阵能量增加，增加的能量包括两部分：能量包括两部分：Wtot=Wcore+Wel1）位错核心能）位错核心能Wcore，在位错核心

28、几个原子间距，在位错核心几个原子间距ro=2|b|=2b内的区域，滑移面两侧原子间的错排内的区域，滑移面两侧原子间的错排能即相当于位错核心能。错排能约占位错能的能即相当于位错核心能。错排能约占位错能的1/10，可忽略。，可忽略。2）弹性应变能）弹性应变能Wel，在位错核心区以外，长程应力，在位错核心区以外，长程应力场作用范围所具有的能量，约占位错能的场作用范围所具有的能量，约占位错能的9/10。位错的弹性应变能简化为位错的弹性应变能简化为W=Gb2 直线位错更稳定直线位错更稳定弯曲位错和环形位错弯曲位错和环形位错 可用柏氏矢量的大小来判断晶体哪些地方可用柏氏矢量的大小来判断晶体哪些地方最容易形

29、成位错和滑移方向最容易形成位错和滑移方向 杂质离子在位错周围的聚集杂质离子在位错周围的聚集五、位错的运动五、位错的运动 n位错的滑移：位错的滑移：位错在外力作用下，在滑移面上位错在外力作用下，在滑移面上的运动，导致永久形变。的运动，导致永久形变。n位错的攀移：位错的攀移：在热缺陷的作用下，位错在垂直在热缺陷的作用下，位错在垂直滑移方向的运动，导致空位或间隙原子的增值滑移方向的运动，导致空位或间隙原子的增值或减少。或减少。n位错的塞积位错的塞积位错的滑移位错的滑移 1.位错滑移的机理位错滑移的机理 通过位错线或位错附近的原子逐个移动很小通过位错线或位错附近的原子逐个移动很小的距离完成的。的距离完

30、成的。 刃位错的滑移刃位错的滑移（a）正刃位错滑移方向）正刃位错滑移方向（b）负刃位错滑移）负刃位错滑移刃位错的运动刃位错的运动螺位错的运动螺位错的运动混合位错混合位错的运动的运动2.位错的滑移特点位错的滑移特点1）刃位错：滑移方向与外力）刃位错：滑移方向与外力 及柏氏矢量及柏氏矢量b平平行，正、负刃位错滑移方向相反。行，正、负刃位错滑移方向相反。2）螺位错：滑移方向与外力）螺位错：滑移方向与外力 及柏氏矢量及柏氏矢量b垂垂直，左、右螺型位错滑移方向相反。直，左、右螺型位错滑移方向相反。3）混合位错：滑移方向与外力）混合位错：滑移方向与外力 及柏氏矢量及柏氏矢量b成一定角度（即沿位错线法线方向

31、滑移）。成一定角度（即沿位错线法线方向滑移）。4）晶体的滑移方向与外力）晶体的滑移方向与外力 及位错的柏氏矢量及位错的柏氏矢量b相一致，但并不一定与位错的滑移方向相相一致，但并不一定与位错的滑移方向相同。同。 2.位错的攀移位错的攀移 在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。刃位错除了滑移外，还可进质点的增殖或减少。刃位错除了滑移外，还可进行攀移运动。行攀移运动。实质实质：多余半原子面的伸长或缩短。螺位错：多余半原子面的伸长或缩短。螺位错没有多余半原子面，故

32、无攀移运动。没有多余半原子面，故无攀移运动。 刃位错攀移示意图刃位错攀移示意图（a）正攀移（半原子）正攀移（半原子面缩短）面缩短）(b)未攀移未攀移（c）负攀移（半）负攀移（半原子面伸长）原子面伸长）3. 位错的塞积位错的塞积 位错在运动过程中因遇到障碍而在障碍前造位错在运动过程中因遇到障碍而在障碍前造成堆积的现象。成堆积的现象。多晶材料中普遍多晶材料中普遍 2.2 线缺陷线缺陷（line defects，dislocation）一、完整晶体的塑性变形方式一、完整晶体的塑性变形方式二、位错的类型二、位错的类型三、位错的伯格斯矢量及位错的性质三、位错的伯格斯矢量及位错的性质 四、位错的应力场与应

33、变能四、位错的应力场与应变能五、位错的运动五、位错的运动1）对于给定点的位错，）对于给定点的位错，人为规定位错人为规定位错 线的方向线的方向2） 用右手螺旋定则确定用右手螺旋定则确定柏格斯回路方向。柏格斯回路方向。3）按照）按照图图所示的规律走所示的规律走回路，最后封闭回路的回路，最后封闭回路的矢量即要求的伯氏矢量矢量即要求的伯氏矢量1.确定柏格斯矢量的步骤确定柏格斯矢量的步骤简单立方结构中，围绕刃位错的简单立方结构中，围绕刃位错的伯格斯回路伯格斯回路 2.3 面缺陷面缺陷 面缺陷面缺陷（surface defects）是将材料分成）是将材料分成若干区域的边界，如表面、晶界、界面、层若干区域的

34、边界，如表面、晶界、界面、层错、孪晶面等。错、孪晶面等。 一、晶界（位错界面）一、晶界（位错界面） 1.小角度晶界小角度晶界 2.大角度晶界大角度晶界 二、堆积层错二、堆积层错 三、反映孪晶界面三、反映孪晶界面 一、晶界（位错界面）一、晶界（位错界面）1.小角度晶界小角度晶界 晶界的结构和性质与相邻晶粒的取向差有晶界的结构和性质与相邻晶粒的取向差有关，当取向差关，当取向差小于小于1015o时，称为小角度晶时，称为小角度晶界。界。 根据形成晶界时的根据形成晶界时的操作操作不同，晶界分为倾不同，晶界分为倾斜晶界（斜晶界（tilt boundary）和扭转晶界（）和扭转晶界（twist boundary）。）。倾斜晶界与扭转晶界示意图倾斜晶界与扭转晶界示意图 相邻两晶粒相对于晶相邻两晶粒相对于晶界作旋转，转轴在晶界界