位错重点
位错理论1-位错的结构
把位错环分成几段，而每一段有它自己不
同的柏氏矢量。
48
Conservation of Burgers vector
柏氏矢量守恒性的推论3
描述：位错线不可能中断于晶体内部
中断于：dis. Ring; dis. node; surface of crystal
证明：
设位错AB的柏氏矢量为b，其中断于B点 I区——已滑移区；II区——未滑移区 所以：未涉及的III区只能是两情况之一：
Байду номын сангаас刃型位错的基本特点：
位错线（dislocation line）是多余半原子 面和滑移面的交线，但位错线不一定就是 直线
直线 折线 位错环
19
Edge Dislocation
刃型位错的基本特点：
刃位错的点阵畸变相对于多余半原子面是左右对 称的
对于正刃位错：滑移面上部位错线周围原子受压， 向外偏离平衡；滑移面下部位错线周围原子受拉， 向内偏离平衡。
20
Edge Dislocation
刃型位错的基本特点：
位错线垂直于滑移矢量
b
21
目录
位错理论之序 滑移和位错 刃型位错 螺型位错 柏氏矢量及其守恒性 混合位错
22
Screw Dislocation
螺型位错的结构
ABCD面为滑移面：在 t作用下发生滑移 EF：位错线
第二章 缺陷与位错
螺型位错的形成及其几何特征 如图2-8 (螺位错形 .spl演示） 。 演示） 如图 螺位错形 演示
图2-8 螺位错形成示意图
EF就是线缺陷 螺型位错。割开面 就是线缺陷--螺型位错 割开面ABCD就是滑移面， 就是滑移面， 就是线缺陷 螺型位错。 就是滑移面 滑移矢量为d，其方向为-z轴 平行。 周围的原 滑移矢量为 ，其方向为 轴，与EF平行。EF周围的原 平行 子面形成以EF为轴线的螺卷面 为轴线的螺卷面。 子面形成以 为轴线的螺卷面。
图2-4 电子显微镜下观察到的位错线
二、位错的基本类型 从位错的几何结构来看，可将它们分为两种基本类型， 从位错的几何结构来看，可将它们分为两种基本类型， 即刃型位错和螺型位错。 即刃型位错和螺型位错。 从滑移角度看， 从滑移角度看，位错是滑移面上已滑移和未滑移部分 的交界。 的交界。
刃型位错的形成及其几何特征 示意了晶体中形成刃型位错的过程。 ） 图2-5示意了晶体中形成刃型位错的过程。 (a.spl） 示意了晶体中形成刃型位错的过程
图2-6 刃型位错包含半原子面
刃型位错的几何特征： 刃型位错的几何特征： (1) 有多余半原子面。 有多余半原子面。 习惯上， 习惯上，把多余半原子面在滑移面以上的位错称为正 刃型位错，用符号“ 表示，反之为负刃型位错， 刃型位错，用符号“┻”表示，反之为负刃型位错，用 表示。 “┳”表示。 刃型位错周围的点阵畸变关于半原子面左右对称。 刃型位错周围的点阵畸变关于半原子面左右对称。
所谓局部滑移就是原子面间的滑移不是整体进行， 所谓局部滑移就是原子面间的滑移不是整体进行 ， 而是发生在滑移面的局部区域， 而是发生在滑移面的局部区域， 其他区域的原子仍然保 持滑移面上下相对位置的不变。 持滑移面上下相对位置的不变。
位错规律总结
位错规律总结
位错是晶体中原子位置的偏移或错位，是晶体中的结构缺陷之一。
位错可以分为边界位错和螺旋位错两种类型。
位错是晶体材料中塑性变形的主要机制之一，并且具有重要的影响。
针对位错的规律总结如下：
1. 弗兰克-瓦尔斯位错规律：当晶体中存在一组边界位错时，
位错的总长度必须守恒。
具体来说，当两个滑移面之间发生位错滑移时，位错长度之和保持不变。
2. 彼勒斯位错规律：在材料的塑性变形过程中，位错沿着最密堆积晶面方向滑动，位错的伸长方向与滑动面垂直。
3. 剪切位错规律：在晶体中，剪切位错能够沿着特定的面和方向滑动，从而引起晶体的塑性变形。
剪切位错滑移的方向与剪切应力的方向相同。
4. 螺旋位错规律：螺旋位错是一种沿晶体的螺旋线形成的位错，它具有一个以单位长度平行于位错线方向的错向矢量。
螺旋位错滑移的过程中，晶体发生类似螺旋的变形。
5. 位错相互作用规律：位错之间的相互作用和排斥是晶体塑性变形的重要因素。
当两个位错靠近时，它们可能相互吸引或排斥，从而影响晶体的位错滑移和塑性形变。
总之，位错的规律总结了位错在晶体中的行为和相互作用，对于理解晶体的塑性变形和材料性能的研究具有重要意义。
第五章 位错与向错讲解
2019/7/4
17
邦德(W．L．Bond)等和英顿博姆等用红外偏光显微法测得的相 应应力场分布确与上述结果大致相符。图5-7展示了YAG晶体中 刃型位错应力场在正交偏光下的双折射图像，至少显示了四种 不同柏格斯矢量的位错。
2019/7/4
18
在已知位错应力场的情况下，根据应力场下弹性畸变能
密度： dw 1 dV
2019/7/4
1弹性性质
不管位错线周围有多么严重的局部畸变，以致 不能看作是严格的虎克位移，但位错线核心区以外 的所有晶面仍然是匹配的，位错所致晶格畸变可以 用线性弹性理论来处理。
直线螺型位错的应力场比较简单。平行于位错线的 相对位移是在外径为r1内径为ro的圆筒中由单纯的 切变产生的。对于各向同性介质而言．切应变在位 错线周围是均匀分布的，平行于轴线且具有轴对称
合起来，然后撤去外应力，则此物体必然会存在内应力。
对于任意相对位移，剖面是弹性场中的奇面，除非相对位
移被加上如下的限制条件(Weingarten rule)：
U (r) =g+wr。 其中g代表刚体式平移，w为刚体式旋转，r为矢径，原点取在
剖面上。这样，剖面上的应力和应变具有连续性。
但剖面上的应力无论相对位移多小均为无穷大。为此沿周
2019/7/4
4
5.1 晶体中位错的几何特征
在连续弹性介质乎产生位错的过程，看上去似乎是人为 的，实质上是晶体中实际形成位错过程的一种模拟。例如，晶 体中大量的过饱和点缺陷可以聚集成盘，空位盘相当于局部取 走一层多余介质，填隙盘相当于局部填进一层介质，空位盘的 崩场和填隙盘撑开两侧晶面则相当于剖面两岸的相对位移，最 终形成的是位错环(如图5-2c).
2019/7/4
位错基本知识
第Байду номын сангаас节 割阶的生成及其运动
割阶—位错交截后，产生的不在滑移面上的一段折线，大小等于相交位错的柏氏矢量的模， 方向平行于相交位错的柏氏矢量。
弯折（弯结）—位错交截后，产生的在滑移面上的一段折线。 割阶的生成：①位错攀移；②位错交截。 位错交截生成的割阶 ⑴刃型位错与螺位错的交截
EF位错上的折线pp’—割阶。 割阶pp ′可随EF位错运动， 割阶pp′运动的平面是图中阴影 线画的平面，割阶pp ′对刃型位 错的运动阻力小。 ⑵螺位错与螺位错的交截 IJ位错上的折线pp’—割阶。 割阶pp ′随IJ位错运动时， 只能攀移，结果在割阶的后面 留下一串空位或间隙原子。前 者称空位割阶，后者称间隙割 阶。割阶对螺位错运动的阻力 大。
由位错间相互作用力公式，可得位错偶间的最大吸引力：
Fx max
0.25b
2 1
；y为割阶高度。 y
将位错偶分开的切应力：
c
Fx max
b
0.25b
2 1 y
当y足够大的时，
作用力就非常弱了，
c
将实际材料的材料常数代入上式，可得
y极限高度 60b。
⑷超割阶 割阶对螺位错的运动已无阻力。割阶两端的位错在两个平行的滑移面上独立运 动，形成单边位错源。
ABCAB ∣ CA↑CA ∣ BCABC
上述两种情况都在正常排列次序中出现了CAC、ACA的排列方式，即出现了以C（或A） 层为对称面的单原子层厚的孪晶结构CAC或ACA。实际上出现了两个三层一组的密排 六方结构薄层。 ③从正常堆垛的原子层中，插入一层，如AB两层中间插入一层C。
第二节 位错的应变能与线张力
位错的应变能－位错周围点阵畸变引起弹性应力场导致晶体能量增加，这部分能量称为位错
晶体中的位错
晶体中的位错晶体是由大量的原子或离子按照一定的规律排列形成的，具有高度的有序性和周期性。
然而，在晶体中，由于制备、加工等原因，有时候不同的晶体原子并不完全对齐，形成了一些错位，这些错位就称作位错。
位错是晶格缺陷的一种，是晶体中最常见的缺陷之一。
本文将重点介绍晶体中的位错。
一、位错的定义和分类位错是晶体中的缺陷，是一种原子排列顺序的失误或对晶体构造发生的不规则的紊乱。
从形式上来看，位错其实是一条线，称为位错线。
位错线是一个平面的分界线，分别将位错的正侧和负侧分开，两侧的原子堆积方式互不相同。
按照线向和方向，位错可分为长位错和短位错；按照线型，位错可分为直线位错和环状位错；按照纵向位置，位错可分为面内位错和面间位错；按照能量点的数量，位错可分为单位错、双位错、三位错等等。
二、位错的形成原因晶体中的位错是由于应力和温度的变化等原因，导致原子在晶体内部的位置和晶格结构发生变化而形成的。
晶体中的一些应力和原子偏移最终会形成位错，进而影响构造和性能。
常见的位错形成原因有以下几种：1.加工过程中导致的位错：金属加工可能会引起位错的发生，因为加工会施加一定的应力，从而导致晶格变形。
例如，扭曲或拉伸材料时，原子可能会脱离原来的顺序，最终形成位错。
2.晶体生长过程中导致的位错：晶体在生长过程中，由于固态、液相界面的移动推进，产生压力分布变化，从而造成位错的形成。
在原子或离子加入了其他元素或化合物的情况下，位错也会在晶体中发生。
3.晶体性能的变化导致的位错：晶体的性质随着应力和温度的变化而变化。
温度和离子浓度等的变化可能会改变晶体的构造，导致位错。
三、位错的作用位错是晶体中的缺陷，但它并不总是会对晶体的性质产生不良影响。
实际上，位错可以对晶体的某些性质产生正向、负向改变，主要包括以下几种：1.塑性变形：位错的存在使晶体产生了柔韧性，容易受到力的作用产生塑性变形。
2.材料的硬度：如果位错数量越大，晶体的硬度就会变差，同时晶体的脆性就会增加。
位错理论4-位错的交割与割阶
——位错的交割与割阶
朱旻昊 材料先进技术教育部重点实验室
2006年3月
目录
位错交割与割阶 位错交割与割阶的分析方法 典型的位错交割 带割阶的位错运动
2
Intersection of Dislocation
林位错的概念：
穿过某一晶面的若干位错，称为此晶面的 “林位错(Dislocation forest)”
38
带中割阶的位错运动
39
带大割阶的位错运动
40
41
23
目录
位错交割与割阶 位错交割与割阶的分析方法 典型的位错交割 带割阶的位错运动
24
柏氏矢量相互平行的两个刃位错的交割 b1∥ b2:
形成的扭折：PP’和QQ’ PP’和QQ’的位错线平行于 其位错线初始状态为screw dis. 均在原滑移面上不形 成 jog
25
21
滑移面为(100)位错b1 和b3
交割 b1的滑移面(100)的法向 n1=[100]
b3平行于n1 所以： b1被b3交割后发生扭折 扭折的滑移面为(011)，不是原 位错滑移面形成jog 因为位错b1的位错线为[011] 所以：当b1在(100)滑移面上沿 [0-11]方向滑移时，柏氏矢量 为[100]的jog也可在(011)上沿 [0-11]方向滑移可动jog 22
8
Dislocation Jog
位错割阶：
位错运动时扭折线段不消失，形成割阶(jog)
割阶形成的条件：
OO’滑移面S3与原位错滑 移面是否重合 重合: 原位错运动时， oo’会被拉直而消失 “扭折(kink)” 不重合:原位错运动时， oo’不会消失“割 阶”
位错总结
位错总结一. 位错概念1.晶体的滑移与位错2. 位错模型● 刃型位错： 正负刃型位错， ※位错是已滑移区与未滑移区的边界※位错线必须是连续的－位错线不能中止在晶体内部。
∴ 起止与晶体表面（或晶界）或在晶体内形成封闭回路或三维网络● 螺型位错： 左螺旋位错，右螺旋位错 ● 混合位错3.位错密度 单位元体积位错线总长度，3/m m或单位面积位位错露头数，2m4. 位错的柏氏矢量 （Burgers Vector ）● 确定方法： 柏氏回路 ●意义：1) 柏氏矢量代表晶体滑移方向(平行或反平行)和大小 2) 位错引起的晶格畸变的大小3）决定位错的性质（类型）刃型位错 b ┴位错线 螺型位错 b//位错线混合位错 位错线与b斜交s e b b b+→,sin θb b e= θcos b b s=4）柏氏矢量的表示 ]110[2a b =或 ]110[21=b●柏氏矢量的性质1）柏氏矢量的守恒性－流入节点的柏氏矢量之和等于流出节点的柏氏矢量之和2）一条为错只有一个柏氏矢量二．位错的运动1．位错的运动方式●刃型位错滑移―――滑移面： l⨯，唯一确定的滑移面滑移方向：l v b v⊥,//滑移应力： 滑移面上的切应力－沿b 或b-攀移――攀移面： 附加半原子面攀移方向：)(b l v⨯⊥攀移应力：攀移面上的正应力； 拉应力－负攀移 压应力－正攀移 攀移伴随原子扩散，是非守恒运动，在高温下才能发生 ● 螺型位错滑移―――滑移面：包含位错线的任何平面滑移方向：l v b v⊥⊥,滑移应力 滑移面上的切应力－沿b 或b-交滑移―――同上●混合位错滑移（守恒运动）――同刃型位错非守恒运动 ――在非滑移面上运动－刃型分量的攀移和螺型分量的滑移的合成运动2．位错运动与晶体变形的关系1）滑移面两边晶体运动方向 V右手定则――以位错运动面为界， )(b l⨯所指的那部分晶体向b方向运动位错运动相关量： v b l j i,,,,σb l⇔ ： 确定位错的性质V j i⇒σ： 确定晶体相对运动V v l⇔⇔b ⇒确定位错运动方向或晶体运动方向上述规则对位错的任何运动方式均使用2）位错运动与晶体变形的定量关系vb ρε=， v b ρε=3） 位错增殖Frank-Read 源 LGb LGb ≈=ατ2L 型增殖 双交滑移4）位错的交割刃－刃交割――21//b b 21b b ⊥ 刃－螺交割 螺－螺交割三．实际晶体的位错 （FCC ） 1．全位错的分解2. 堆垛层错内禀层错―――滑移型， 抽出型 A B C A B C A B C A B C↓↓↓↓↓↓ B C A B C A A B C A B C ∣B C A B C A外禀层错―――插入型C A B C A C B C A B C A3．分位错――完整晶体和层错的边界● Shockley 分位错 ：特点： 1）><=11261b 滑移型层错的边界 2） 只能滑移，刃型不能攀移，螺型不能交滑移● Frank 分位错特点： 1） ><=11131b插入型或抽出型层错与完整晶体的边界2）只能攀移不能滑移4．扩展位错特点： 扩展宽度 πγπγ2422210Gab b G d =⋅=只能滑移，不能交滑移；但束集后可交滑移5．位错反应● 位错反应的条件1） 几何条件：∑∑='iibb2） 能量条件：∑∑≤'22)()(i i b b● Thompson 记号 ●形成扩展位错的反应 ●形成压杆位错的反应。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• S1在(r,θ)处的应力场为τθ2=Gb1/2πr，S2在 此应力场中受力： • fr=τθzb2=Gb1b2/2πr (1-15) • fr的方向为矢径r的方向。同理，S1也受到 S2的应力场作用，大小与fr相等，方向相反。 • 当b1与b2同向(同号位错)时，fr>0，为斥力； 若b1与b2反向(异号位错)，则fr<0，为吸力。
• 1.2.3.6 位错之间的交互作用：位错产生应 力场，场与场之间存在相互作用。位错之 间的相互作用对位错的分布和运动影响很 大。 • (1) 两个平行螺位 • 错之间的作用： • 在(0,0)和(r,θ)有 • 两个平行于z轴的 • 螺位错S1,S2，其 • 柏氏矢量为b1,b2。
• (2) 离子晶体中的位错：图6-61为NaCl晶体 中的刃型位错。图例中的滑移面为(110)， 柏氏矢量为b= (1/2)[110] ，纸面为(001)面， 图a和图b为相邻原子面。
τyx使b2位错受到沿x轴方向的滑移力： fx=τyxb2=Gb1b2x(x2-y2)/2π(1-ν)(x2+y2)2 (1-16) σxx使b2位错受到沿y轴方向的攀移力： fy=-σxxb2 =Gb1b2y(3x2+y2)/2π(1-ν)(x2+y2)2 (1-17) fx和fy都以指向坐标轴正向为正。
• 当位错线弯曲成半圆时，r=rmin=CD/2，维 持平衡所需要的切应力为： • τ=τmax=T/brmin=Gb/2 (1-19) • τmax就是F-R源启动所需要的切应力。因为 当τ≤τmax时，位错线处于稳定状态，而当 τ>τmax时，位错线在失衡状态下不断扩展。 扩展时各点的移动线速度相同，但角速度 不同。离C.D点越近角速度越大。位错线两 端将绕C.D卷曲(图d).
• 弗兰克(Frank)不全位错：见图1-60，在完 整晶体的右半部分抽去半层密排面的B原子， 则该部分的晶体的堆垛顺序变为 ABCACABC…，在第五层产生了堆垛层错， 层错区与右半部分完整晶体之间的边界(垂 直于纸面)就是弗兰克不全位错。其特征是： 柏氏矢量与层错面{111}垂直，柏氏矢量为 a[111]/3。由于柏氏矢量不在层错面上，所 以它不滑移。但可以通过吸收或放出点缺 陷而在层错面上攀移。
• (2) 位错的塞积：位错沿滑移面运动时，若 遇到固定位错、杂质粒子、晶界等点阵障 碍时，会因动力不够而停止在障碍前，将 后续位错堵塞起来，形成位错塞积。塞积 的位错群称为位错塞集群，最靠近障碍的 位错称为领先位错。
• 领先位错既受外加切应力作用，又受塞集 群的作用，因此领先位错与障碍之间存在 很大的局部应力。如果塞集群由n个柏氏矢 量均为b的位错组成，则平衡条件为： nτb=τ0b，由此得到障碍对领先位错的反作 用力为： • τ0=nτ (1-20) • n个位错塞积，其头部的应力是外加应力的 n倍。这种应力集中在加工硬化、脆性断裂 中起重要作用。
• 从上图可以看出离子晶体中位错的特点： • 1) 滑移面不一定是最密排面，但柏氏矢量 仍为最短的点阵矢量。如NaCl的主滑移面 是{110}，其次是{100}，偶尔也有{111}， {112}等，但柏氏矢量都为b=<110>a/2。 • 2 ) 刃位错的附加半原子面是包括两个互补 的附加半原子面。 • 3) 刃位错滑移时没有离子移动，因而露头 处的有效电荷不改变符号。
• (ii) 能量条件：反应后各位错的总能量小于 反映前的总能量。由于位错的能量正比于 柏氏矢量的平方，因此条件可写为： Σ|bq|2>Σbh|2 (1-22) • 根据此式可以判断位错反应的方向。如式 (1-21)反应前后的能量关系： • Σ|bq|2=a2(12+12+02)/22=a2/2； • Σbh|2=a2(22+12+12)/62+a2(12+22+12)/62 =a2/3。由于a2/2> a2/3，因此a[110]/2不稳 定，会自发分解为a[211]/6和a[121]/6。
• 由于线张力在数值上应等于单位长度的应 变能，即：T=W=αGb2。 • 弯曲位错的α为1/2，因此位错线的平恒半 径r=T/F=T/τb。或者说，使位错弯曲到半 径为r时所需要的切应力为： • τ=T/br=(Gb2/2)/br=Gb/2r • 当位错线弯曲为半圆时具有最小曲率半径 rmin=CD/2，此时的平衡切应力为： • τ=τmax=T/brmin=Gb/2rmin (1-19)
• 在位错线弯曲扩展过程中，位错线上各点 的性质发生变化：图e中若2,6两点为负刃 位错，则4点为正刃位错；而1,5两点为左 螺位错，3,7两点为右螺位错。随位错的扩 大，1,7两个位错会相遇而抵消。这样，原 本一根位错线变为两部分：一个封闭位错 环和一段位错线CD(图f)。 • 在切应力的继续作用下，CD不断重复上述 过程，放出大量位错环，造成位错增殖。
• 由晶面错排形成的缺陷称为堆垛层错。它 是一种晶格缺陷，破坏晶体的周期完整性， 引起晶体能量升高。 • 产生单位面积堆垛层错所需要的能量叫层 错能。 • 层错只改变原子的次邻近关系，几乎不产 生点阵畸变。 • 层错能越小的金属，出现层错的几率越大。
• (ii) 不全位错：当层错发生在某些晶面的局 部区域时，层错区与完整晶体之间存在边 界线。边界线附近的原子的最近邻关系被 破坏，排列出现畸变，形成位错。这种位 错的柏氏矢量的模小于点阵常数，故称为 不全位错。不全位错的生成能介于全位错 和层错之间。 • 面心立方晶体中有两种不全位错：肖克莱 (Shockley)不全位错和弗兰克(Frank)不全 位错。
• (2) 两个平行刃位错之间的作用力：在坐标 原点及(x,y)处有两个平行于z轴的同号刃位 错，其柏氏矢量 • b1,b2都与x轴平行。 • 由于两个位错位于 • 平行于O-xz平面的 • 滑移面上， 所以在 • b1位错的应力场中， • 只有τyx和σxx对b2 • 位错有作用(1-9)。
• • • • • • •
• (3) 共价晶体中的位错：共价键具有明显的 方向性和饱和性，使得晶体的微观对称性 下降，位错的特性因此受到较大的影响。 • 如f.c.c金属，{111}面的堆垛顺序为 ABCABC…，柏氏矢量为a<110>/2的全位 错可以位于任意一层(111)面上，其性质完 全相同。对于具有同样点阵的金刚石来说， 滑移系和柏氏矢量相同，但位错特性却和 它的滑移面位置相关。
• fx是引起滑移的力。 • fy是使b2位错沿y轴攀移的力。当两个位错 同号时，相互作用力为斥力，两个位错在y 轴方向远离；当两个位错异号时，相互作 用力为吸力，两个位错在y轴方向上靠近， (进而相接而消失)。
• 1.2.3.7 位错的增殖、塞积与交割 • (1) 位错的增殖：晶体中的位错数量在一定 条件下会自发增多，称之为位错增殖，能 使位错增殖的地方称为增殖源。 • 位错增殖有多种机制，其中最重要的是 Frank-Read源，间称F-R源。
• 如图，滑移面上的位错CD的两端分别与位 错AC，BD相接，因 • 为AC，BD不在滑移面 • 上，所以难以运动。于 • 是C，D两点成了固定节 • 点。当外加切应力τ作 • 用时，CD将受到作用力 • f=τb的作用，但因为两 • 端固定而只能向前弯曲
位错的受力与变形
• 当F使位错弯曲时，位错两端的线张力 Tensile将产生一个指向曲率中心的恢复力。 若位错弯曲后的长度为ds，曲率半径为r， ds所对应的圆心角为dθ，则位 • 错线稳定时的驱动力F与恢复力平衡： • Fds=2Tsin(dθ/2)， • 当dθ很小时， • sin(dθ/2) ≈dθ/2； • 而且ds=rdθ，所以 • 有： F=T/r (1-18)
• 晶体左半部分出现层错，而右半部分仍为 完整结构，层错区与完整区的交线M(垂直 于纸面)即为肖克莱不全位错。该位错与其 柏氏矢量a[121]/6垂直，属于刃型肖克莱不 全位错。 • 层错有一定宽度，位错周围不全是原来的 晶体结构。另外，层错是沿平面发生的， 故位错线只出现在滑移面上，可能是刃位 错，也可能是螺位错或混合位错。
• 1.2.3.8 实际晶体中的位错 • (1) 常见金属中的位错：分全位错和不全位 错。 • 1) 全位错和不全位错：实际晶体中，位错 的柏氏矢量应符合晶体的结构条件和能量 条件。 • 结构条件：柏氏矢量必须连接相邻两个原 子平衡位置(阵点)。 • 能量条件：柏氏矢量必须使位错处于最低 能量。
• 由于这两个条件的限制，实际晶体中存在 的位错的柏氏矢量只有少数几个。表1-7列 出了三种常见金属晶体中全位错和不全位 错的柏氏矢量。 • 全位错柏氏矢量的模等于同晶向上的原子 间距。不全位错柏氏矢量的模小于同晶向 上的原子间距。
• 位错塞积群对位错源会产生反作用力。当 这种反作用力与外加切应力平衡时，位错 源将关闭，停止增殖位错。只有进一步增 加外力，位错源才会重新开动，说明对位 错运动的阻碍能提高材料的强度。 • (3) 位错的交割：在晶体变形过程中，不同 方向和不同滑移面上的位错线相遇时，便 产生位错的交割。
• 设一位错线一沿其滑易面ABCD移出晶体， 晶体上下两部分产生了b的切变。在滑移前 另有一个垂直于滑移面的位错环与滑移面 相交，设位错环的垂直部分为刃位错，当 晶体切变且应 • 力足够时，必然 • 会使这两段位错 • 沿滑移面产生切 • 变而形成台阶， • 即位错割阶。
• 从上图可以看出离子晶体中位错的特点： • 1) 滑移面不一定是最密排面，但柏氏矢量 仍为最短的点阵矢量。如NaCl的主滑移面 是{110}，其次是{100}，偶尔也有{111}， {112}等，但柏氏矢量都为b=<110>a/2。 • 2 ) 刃位错的附加半原子面是包括两个互补 的附加半原子面。 • 3) 刃位错滑移时没有离子移动，因而露头 处的有效电荷不改变符号。
• 2) 位错反应：由几个位错合成一个位错或 由一个位错分解为几个位错的过程称为位 错反应。反应条件为： • (i) 几何条件：反应前各位错的柏氏矢量之 和应等于反应之后的柏氏矢量之和。例如 面心立方晶体中能量最低的全位错a[110]/2 可以在(111)面上分解为两个肖克莱不全位 错(或反向)： • a[110]/2a[211]/6+a[121]/6 (1-21)