晶体缺陷理论精品课件

1、晶体缺陷理论第1页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.1 位错基本概念1.2 弹性力学基础知识1.2.1 位错的应力场1.2.2 位错的弹性能、自由能及线张力1.2.3 位错受力1.2.4 位错的攀移力 第2页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.1 位错基本概念 原子发生错排时，在某一方向是几百到上万个原子间距，另外两个方向仅有 3-5 个间距 位错对金属强度、相变影响显著 第3页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四泰勒认为位错在切应力作用下的运动完成晶体塑性形变的滑移过程第4页，共84页，2022年，5月20日，20点33分

2、，星期四1.1.1位错的基本类型和特征第5页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.刃型位错第6页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第7页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四演示第8页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四2. 螺型位错第9页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四J:晶体缺陷第1章动画螺位错.wmv演示第10页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第11页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四演示第12页，共84页，2022年，5月20日，20点

3、33分，星期四第13页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四刃型位错和螺型位错的异同点 刃型位错 螺型位错类型正、负左、右多余的半排原子面有无位错线与滑移矢量关系垂直平行位错线形状直线、折线、曲线、环直线滑移面（由位错线与滑移矢量决定）位错线滑移矢量构成、唯一位错线滑移矢量构成、有限多位错线运动方向与滑移矢量关系（晶体滑移方向）平行垂直应力、应变性质有正应力（变）、切应力（变）（上半部受压、下半部受拉）仅有切应力（变）位错线滑移的结果在滑移面上沿滑移矢量方向产生一个原子间距的台阶第14页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四3. 混合位错第15页，共84页，

4、2022年，5月20日，20点33分，星期四第16页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第17页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.1.2 柏氏矢量第18页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.柏氏矢量的确定第19页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第20页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第21页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第22页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第23页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第24

5、页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四2.柏氏矢量的物理意义第25页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第26页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四3.柏氏矢量的特性第27页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第28页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四4.柏氏矢量的表示方法b=a/n，n为正整数；若b1=a/nu1 v1 w1， b2=a/nu2 v2 w2b=b1+b2=a/nu1 v1 w1+a/nu2 v2 w2 = a/nu1+u2 v1 +v2 w1 + w2 b =(u2 + v2

6、 + w2 )1/2第29页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.1.3 位错的运动1.刃位错的滑移和攀移第30页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第31页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第32页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四刃位错的攀移第33页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第34页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第35页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四2.螺位错的滑移第36页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星

7、期四第37页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四3.混合位错的滑移第38页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第39页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四4.位错环的运动第40页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第41页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.2 位错的弹性性质 1.2.1位错的应力场正应力：xx ，yy ， zz切应力：xy =yx ； xz=zx ；yz=zy第42页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四a.螺位错应力场第43页，共84页，2022年，5月

8、20日，20点33分，星期四第44页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第45页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第46页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四G ：切变弹性模量。 除Z方向外，其余方向无位移，应力为零；应力场只与半径有关，是径向对称的； r 0 ，应力无穷大不适用于位错中心的严重畸变区。由于螺位错的正应变等于零，所以其体膨胀率等于零，即形成螺位错时体积不发生变化。 第47页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四b.刃位错应力场第48页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第49页，

9、共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第50页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第51页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第52页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第53页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第54页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第55页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四正应力分量与切应力分量同时存在，与 Z 无关，即与刃位错平行的直线各点应力状态相同 y0, 滑移面以上， xx0 是压应力 y0 是拉应力 y=0, 无正应力，切

10、应力最大 任一点 |xx | |yy | 以上关系不适用于刃位错中心区第56页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四1.2.2.位错的应变能第57页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第58页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第59页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四We/Ws=一般金属材料的1/3，所以 We/Ws1.5第60页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四K10.75第61页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第62页，共84页，2022年，5月20日，20点33

11、分，星期四1.2.3.位错的线张力 为了降低能量，位错有尽可能缩短其长度的倾向，这时产生了一种称为线张力的组态力。因此，位错力求变直。线张力是一种组态的作用力，与位错线附近的个别原子所受的作用力不同。第63页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四位错线有应变能=位错线有缩短趋势以减少应变能=位错线张力 线张力等于单位长度位错的应变能 第64页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第65页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四4.作用在位错上的力第66页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第67页，共84页，2022年，5

12、月20日，20点33分，星期四攀移作用力第68页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四xx xx xx 第69页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四5.位错间的交互作用力第70页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四a.两平行螺位错第71页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第72页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第73页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第74页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四b.两平行刃位错第75页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第76页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第77页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第78页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第79页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第80页，共84页，2022年，5月20日，20点33分，星期四第81页，共84页，2