位错的运动与交割

1、1.9 位错的运动与交割,1.9.1 位错的运动 1.9.2 运动位错的交割,1.9.1 位错的运动,1.刃型位错的滑移运动,刃型位错滑移的示意图 （a）滑移时周围原子的位移； （b）滑移过程,螺型位错滑移的示意图 （a）原始位置；（b）位错向左移动了一个原子间距；（c）滑移过程,2 . 螺型位错及混合型位错的滑移运动,螺型位错运动时，当位错线沿滑移面滑过整个晶体时，同样会在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个柏氏矢量的台阶。在滑移时，螺型位错的移动方向与位错线垂直，也与柏氏矢量垂直。,混合型位错的移动运动如图所示。根据确定位错线运动方向的右手法则，即以拇指代表沿着柏氏矢量b移动的那部分晶体，

2、食指代表位错线方向，则中指就表示位错线移动方向，该混合位错在外加切应力作用下，将沿其各点的法线方向在滑移面上向外扩展，最终使上下两块晶体沿柏氏矢量方向移动一个b大小的距离。,混合型位错的滑移过程,3.混合型位错的滑移运动,不同类型位错的滑移方向与外加切应力和柏氏矢量的方向不同。刃型位错的滑移方向与外加切应力及柏氏矢量一致，正、负刃型位错方向相反；螺型位错的滑移方向与外加切应力及柏氏矢量垂直，左、右螺型位错方向相反；混合型位错的滑移方向与外加切应力及柏氏矢量成一定角度，晶体的滑移方向与外加切应力及柏氏矢量相一致。,位错的滑移方向与外加切应力及柏氏矢量的关系 （a）刃型位错；（b）螺型位错；（c）

3、混合型位错,刃型位错在垂直于滑移面方向的运动称为攀移。通常把多余半原子面向上运动称为正攀移，向下运动称为负攀移。刃型位错的攀移相当于多余半原子面的伸长或缩短，可通过物质迁移即原子或空位的扩散来实现。螺型位错没有多余的半原子面，因此不会发生攀移运动。,4 刃型位错的攀移运动,刃型位错的攀移运动示意图 （a）未攀移的位错；（b）空位引起的正攀移；（c）间隙原子引起的负攀移,5. 螺型位错的交滑移,对于螺型位错，由于所有包含位错线的晶面都可成为其滑移面，因此，当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。如果交滑移后的位错再转回和原

4、滑移面平行的滑移面上继续运动，则称为双交滑移。,螺型位错的交滑移,面心立方晶体中的双交滑移示意图,1.9.2 运动位错的交割,当一位错在某一滑移面上滑动时，会与穿过滑移面的其它位错交割。位错的交割对材料强化和点缺陷的产生有重要影响。 割阶与扭折 当位错在滑移面上运动时，可能在某处遇到障碍，这样，有可能其中一部分线段首先进行滑移，若由此造成的曲折线段就在位错的滑移面时，称为“扭折”。若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为“割阶”。当然，扭折和割阶也可由位错之间交割而形成。,割阶：刃型位错 扭折：螺型位错,扭折和割阶：均为刃型位错,位错交割的过程：有两个相互垂直的刃位错AB，CD。假定CD不动，A

5、B扫过其滑移面，晶体上下两部分发生b1的切变。CD被切成Cm和nD两段，并相对位移mn，整条位错线变为折线CmnD。,mn不在原位错线的滑移面上，所以称为割阶。 mn是一段新位错，其柏氏矢量与CD相同，也是刃位错。,刃位错与螺位错、螺位错与螺位错之间交割都要形成割阶，还可能形成难以运动的固定割阶。 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。,1 两个柏氏矢量互相垂直的刃型位错交割,柏氏矢量为b1的刃型位错XY和柏氏矢量为b2的刃型位错AB分别位于两垂直的平面PXY、PAB上，柏氏矢量b1与b2相互垂直。,由于XY扫过的区域，其滑移面

6、PXY两侧的晶体将发生b1距离的相对位移，因此交割后，在位错线AB上产生PP小台阶。PP的大小和方向取决于b1。由于位错的柏氏矢量的守恒性，PP的柏氏矢量仍为b2，b2垂直于PP，因而PP是刃型位错，且不在原位错线的滑移面上，故是割阶。位错XY平行b2，因此交割后不会在XY上形成割阶。,XY向下运动与AB交割,柏氏矢量为b1的刃型位错XY和柏氏矢量为b2的刃型位错AB分别位于两垂直的平面PXY、PAB上，柏氏矢量b1与b2相互平行。,2 两个柏氏矢量互相平行的刃型位错交割,交割后，在AB位错线上出现一段平行于b1的PP台阶，其大小和方向与b1相同；在XY位错线上也出现一段平行于b2的QQ台阶，

7、其大小和方向与b2相同。但它们的滑移面和原位错的滑移面一致，故称为扭折，属于螺型位错。在运动过程中，这种扭折在线张力的作用下可能被拉直而消失。,AB不动，XY向右运动。,3 两个柏氏矢量垂直的刃型位错与螺型位错的交割,为滑移面，AA为刃型位错，其柏氏矢量为b1，BB为螺型位错，其柏氏矢量为b2。,交割后，在刃型位错AA上形成大小和方向与b2相同的割阶MM，其柏氏矢量为b1。同样，交割后在螺型位错BB上也形成大小和方向与b1相同的一段折线NN，属于刃型位错；NN位于螺型位错BB的滑移面上，因此为扭折。,BB不动，AA向左运动,1.9.3 带割阶位错的运动,按割阶高度不同可分为小、中、大三种类型。

8、 A 小割阶（小割阶的高度一般只有12个原子间距）,带割阶的螺型位错的运动,螺型位错在滑移面上与其他位错交割，在其位错线上产生许多割阶，异号割阶反向运动，相互对消，最后只剩下同号割阶。同号割阶相互排斥，形成一定距离，最后在位错线上留下许多不可动割阶。,当滑移面上受切应力作用时，由于不动割阶的阻碍作用， 螺型位错被割阶钉扎而发生弯曲。,只有增加滑移面上的切应力，才能克服弯曲位错线的向心恢复力，使弯曲位错线继续向前扩展。当切应力增加到一定程度时，螺型位错便会拖着不动割阶向前一起运动，但在割阶后面留下一串空位。,B 中割阶（几个到20个原子间距）,位错不可能拖着割阶一起运动。当滑移面上作用的切应力大到一定值时，位错自己向前滑移，位错与割阶连结点O、P被拉长，形成两条符号相反的刃型位错线OO与PP，称为位错偶。位错偶达到一定长度，即与原位错脱离，形成一个长位错环，并分裂成若干小