位错的萌生与增值

2.5位错的萌生与增值1.液体金属凝固时形成位错2．过饱和空位转化成位错完整晶体中产生位错相当困难，位错不能靠热激活形核，因此不会在晶体中均匀形核3．局部应力集中形成位错1刘志勇14949732@位错的萌生与增值1.液体金属凝固时形成位错某些已有的位错露头成为位错生长场所晶体从熔体中结晶生长，因扰动、温度梯度和成分偏析，使枝晶转动或弯曲，位向略有差别的两片生长晶体相遇，在接合部出现点阵错排形成位错相对倾转两晶体相遇形成位错具有螺位错露头点形成位错示意图2刘志勇14949732@位错的萌生与增值2．过饱和空位转化成位错过饱和空位凝聚成空位片，空位片崩塌形成位错环高温下晶体中都含有大量的空位，当冷却较快时，将会保留下来形成过饱和空位凝聚空位片空位聚合形成位错3刘志勇14949732@位错的萌生与增值3．局部应力集中形成位错在局部地区如晶体内部的某些界面（第二相质点、孪晶界、晶界等）、裂纹尖端、夹杂物表面、表面损伤附近等应力集中处，应力足以使该局部区域发生塑性变形使位错直接形核相变、形变引起应力集中产生位错也会在局部区域形成位错或者由于温度梯度，成分不同和点阵结构改变应力集中使位错直接形核4刘志勇14949732@晶体中位错的增殖晶体在外力作用下会发生塑性变形，变形的实质是许多位错分别扫过滑移面，跑出晶体表面而实现如果晶体在变形过程中不产生新的位错，晶体中的位错数会越来越少晶体在塑性变形过程中位错数不是减少而是增加。如退火态金属的位错密度为106~108/cm2，而冷加工状态金属的位错密度为1010~1012/cm2

说明晶体在塑性变形过程中存在位错增殖，不断产生新位错，晶体变形时有许多种机制使位错增殖其中F-R源增殖机制最为重要5刘志勇14949732@弗兰克-瑞德（Frank-Read）源F-R机制的基点是通过位错的一端或两端被固定在滑移面上的一段位错线的运动行为来阐明位错的增殖机制垂直位错线的力F=τ·bAB位错两端固定6刘志勇14949732@Frank-Read源

F-R源的位错增殖机制位错受F力作用向前滑移，两端固定，钉住的两点会弯曲靠近卷线的点为异号螺型位错，相互抵消形成一个闭合位错环和位错环内一小段弯曲位错线外力继续作用，位错环继续向外扩张，环内的弯曲位错线在线张力作用下被拉直，恢复到原始状态应力持续作用，上述过程不断重复，产生新的位错环，位错线成为位错的增殖源，简称F-R源7刘志勇14949732@开动F-R源所需的分切应力开动F-R源的所需的分切应力由以下两部分组成（1）滑移的晶格阻力（2）位错源弯曲的切应力8刘志勇14949732@晶格阻力开动F-R源的实质是位错的滑动w为位错宽度；b为柏氏矢量；G为切变模量，ν为泊松比位错的滑动需要克服周围原子的阻力，此阻力就是晶格阻力，即派-纳力所以克服派-纳力所需施加的切应力为由式可见，原子严重错排宽度越大，克服派-纳力所需的切应力越小9刘志勇14949732@位错源弯曲的切应力

F-R源的位错增殖机制位错弯曲时，为保持平衡，克服位错的线张力所需的切应力当位错处于直线状态时此时所需的切应力最小位错弯成半圆时，R=L/2位错线继续弯曲，R<L/2，切应力由大变小，因此，位错呈半圆形时是个临界位置τ＝Gb/2R＝0τc＝Gb/2R＝Gb/L10刘志勇14949732@位错源弯曲的切应力

F-R源的位错增殖机制位错增殖克服线张力所需的临界切应力为τc＝Gb/LL为位错线长可见只有外加切应力略大于临界切应力时，位错才能向外扩张，起到F-R源增殖作用塑性变形过程中产生越来越多的位错位错之间发生交截，会使可动位错越来越短，开动位错源所需的临界切应力越来越高，是加工硬化的原因之一11刘志勇14949732@F-R源不锈钢中的F-R源硅单晶体F-R源12刘志勇14949732@其他方式的位错增殖机制除了F