《位错理论基础》教学课件

《位错理论基础》1.1晶体缺陷的类型点缺陷线缺陷面缺陷1.2~1.3位错的基本概念

刃型位错螺型位错柏氏矢量的确定、位错密度1.4位错的应力场及应变能刃型位错的应力场螺型位错周围只有一个切应变：

螺型位错应力场位错应变能位错的线张力定义：每增加单位长度的位错线所做的功或增加的位错能。派—纳力（Peirls-Nabarro），此阻力来源于周期排列的晶体点阵。式中，b为柏氏矢量的模，G：切变模量，v：泊松比W为位错宽度，W=a/1-

，a为滑移面间距1.5位错的运动及晶体的塑性变形1）通过位错滑动而使晶体滑移，τp

较小,设a≈b，v约为0.3，则τp为（10-3~10-4）G，仅为理想晶体的1/100~1/1000。2）τp随a值的增大和b值的减小而下降。在晶体中，原子最密排面其面间距a为最大，原子最密排方向其b值为最小，可解释晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和原子密排方向进行。3）τp随位错宽度减小而增大。强化金属途径：一是建立无位错状态，二是引入大量位错或其它障碍物，使其难以运动。位错的攀移及驱动力化学力：如晶体中有过剩的点缺陷，如空位，单位时间内跳到位错上的空位（原子）数就要超过离开位错的空位（原子）数，产生驱动力；弹性力：多余半原子面缩小、膨胀过程中，如果有垂直于多余半原子面的弹性应力分量，它就要作功。位错攀移的驱动力为两者之和。

刃型位错螺型位错多余半原子面有无滑移面唯一无数柏氏矢量与位错线垂直平行滑移、攀移均有只能滑移刃型位错和螺型位错滑移攀移位错类型刃型、螺型刃型保守运动（体积不变）是否驱动力切应力正应力空位扩散无有（2）滑移和攀移▲交滑移bbb主滑移面交滑移面刃型双交滑移如果进行双交滑移的那段螺型位错长度为100nm，位错的柏氏矢量为0.2nm，试求实现位错增殖所必需的切应力（G=4GPa）。向心恢复力：弯曲位错的向心恢复力f与位错的线张力成正比，与位错的曲率半径成反比，指向曲率中心。如果要使位错保持原来的曲率半径，必须在其上作用一个与f大小相等、方向相反的力。1.6位错在应力场中的受力外力使晶体变形做的功=位错在F力作用下移动ds距离所作的功。1.7位错间的相互作用（1）写出位错间作用力的表达式（2）分析位错的受力

同符号刃型位错:/2稳定平衡位置；/4不稳定平衡位置。1.8位错与溶质的交互作用溶剂原子、溶质原子体积不同，晶体中的溶质原子会使周围晶体发生弹性畸变，产生应力场。位错与溶质原子的弹性相互作用－应力场发生作用。

科氏气团溶质原子~刃型位错1.9位错的交割

割阶与扭折

割阶的形成增加了位错线长度，要消耗一定的能量。因此交割对位错运动是一种阻碍。增加变形困难，产生应变硬化。刃型位错的交割/割阶的类型

1.10位错的增殖与塞积

位错的增殖机制开动（F-R）位错源的临界切应力位错的塞积当位错在滑移过程中遇到沉淀相、晶界等障碍物时，可能被阻挡停止运动，并使由同一位错源增殖的后续位错发生塞积。塞积使障碍处产生了应力集中。应变硬化的机制之一位错塞积群中位错的分布与数量堆垛层错

（1）形成密排堆垛次序有误层错面缺陷形成

fcc晶体的层错类型：抽出型：插入型：（2）类型1.11实际晶体中的位错肖克莱（Shockley）不全位错弗兰克（Frank）不全位错1.12扩展位错位错反应位错反应：分解或合成条件：1）几何条件：反应前各位错柏氏矢量之和应等于反应后各位错柏氏矢量之和。

即：Σb前=Σb后2）能量条件：反应过程是能量降低的过程。