材料微观结构第五章位错和层错的电子衍射衬度分析

位错环的像在真实位置的内侧还是外侧，取决与 (g•b)sg的符号

分析位错环性质的常用方法：判定位错像在其 真实位错的哪一侧？
•实际工作中，我们关心这些位错环是由空位片上 下原子面的崩塌而形成的“空位环”，还是由间 隙原子片嵌入完整晶体而形成的“间隙环”？ •前者是合金从高温淬火下来经常出现的缺陷，后 者多见于合金在退火时效的过程中． •它们都对合金的力学性能有重大影响，是材料工 作者十分关注的结构变化．
5.2 位错衬度分析 5.2.1 位错双像
定义几个决定衬度分布的参数: n为操作反射g在位错柏氏矢量b方向上的投影值, 即g•b=n(n=2,3,4…) s为偏离参量，反映衬度观察时，g偏离布拉格条 件程度大小的参数． x为计算位错衬度（衍射振幅）时，表征讨论点相 对于位错核心处，且垂直于位错线的坐标值． β=2π sx是一个包含衍射条件和讨论点位置坐标的 综合参量．


位错消像判据
g· R=0在衍衬分析中具有重要意义，它表明缺陷
虽然存在，但由于操作反射矢量g与点阵位移矢 量R垂直，缺陷不能成象，常称g·R=0为缺陷的 “不可见性判据”，它是缺陷晶体学定量分析的 重要依据和出发点，有很大用途，例如，可以利
用它来确定位错的柏氏矢量b。位错线、位错环、
位错钉扎、位错缠结、胞状结构。
5.2 位错衬度分析 5.2.1 位错双像

当成像所用的衍射矢量g在位错Burgers矢量方 向上的投影为g•b=n(n=2,3,4…)，无论刃型还 是螺型位错其强度总是偏向核心一侧的，对于 刃型位错n=3，螺型位错n=2时可以看到明显 的双峰，位错使电子束强度较多地被散射到 β(2πsx)<0一侧，n值越大，偏离实际位错核心 越远。在明场像上为双影像。当衍射条件不能 严格满足双束成像时，有时也可能出现双像。
照片10(a) Al-Mg合金中的位错胞结构
照片７不锈钢中沉淀相周围的位错缠结
1. (b)图是(a)图中A区的放 大．可看到矩形沉淀相Ｐ和 Ｔ周围基体的应力场诱发了 大量位错，它们互相纠结在 一起． 2. 水平方向诱发的位错沿着(111)面向左右扩展．虚线是 (1-11)面在膜上下表面留下 的迹线 3. g=[2-20]垂直于零衬度线， 可知沉淀相／基体为共格或 部分共格的有应变界面． 4. 从(a)图，可见多处第二相对 位错的钉扎． 5. 两个标有“Ｓ”的质点，由 于界面应变场向基体发射位 错，呈“弓形”半环状衬 度．


位错偶是分别位于 相邻两平行滑移面 上的符号相反的两 平行位错； 超点阵位错是位于 同一滑移面上柏氏 矢量相同的两平行 位错，是有序合金 中经常出现的位错 组态．
照片15 高温合金中的超点阵位 错（a）有序Ni基合金中的超点 阵位错。鉴别方法见右图
可用下图所示的方法区别位错偶和超 点阵位错
＞
注意：

当g•b＝０时，不全位错和它们中间夹着的层 错有可能均不可见．
而g•b＝±1/3，层错条纹可见，其端部的不全 位错却常常是不可见的． 有经验的工作者，依靠熟练的运用倾斜台的技 巧和恰当的选择g，运用这个规律，可以区别 g•b＝±1/3和g•b＝０这两种不全位错．


5.2.4 位错环分析
＜
(a)
(b)
(c)
菊池线与衍射斑的相对位置
结论：



如为位错偶，则改变g或s的符号，位错像间距 将缩小或增大，波浪状衬度振荡峰由相向变成 相背，或反过来，由相背变成相向． 如为超点阵位错，则改变g或s的符号，像间距 不变，衬度振荡峰同时反向． 鉴定时可通过菊池线相对于g反射斑的位置来 定s的正负．规定菊池线在g斑点外侧s为正， s>0；在g斑点内侧s为负，s<0．
上节课内容回顾
Baidu Nhomakorabea

弹性各向同性材料中位错消像判据？ 螺位错和刃位错在满足g· b=0条件时，会不会 有残留衬度？为什么？
在合适的ghkl反射下（g•b≠0），位错芯区附近的 (hkl)晶面较好地满足布拉格条件。附近区域有时 因晶体弯曲，在一个带状区内取向均匀渐变，也 会显示类似位错线的暗带，叫做什么？应当如何 与真正的位错线区别？ 在测量b的实际操作中，偏离参量s最好取多大值？ 试样厚度t一般取多大？

所以下述情况之一就会出现双像：一是非严格 双束成像，有一个以上的强衍射；二是特定的 衍射矢量，并使n值为2或3。改变衍射条件， 可以使双像之一消失。
照片15 高 温合金中的 位错双像衬 度（b）钢 中由于非双 束成像条件 引起的位错 双像．改变 试样取向， 使满足双束 条件，双像 可消失．
5.2.2 位错偶和超点阵位错
位 错 Ｆ环 Ｓ柏 －氏 Ｒ矢 Ｈ量 方的 法确 定 及 像 位 置
空位环
间隙环
位错环柏氏矢量的确定




先在含不全位错的Ｐ区周围选定一个始点Ｓ (Start)，顺时针方向按右手准则旋转，围绕不 全位错运行若干步，使成封闭环路，其重点为 Ｆ(Finished)，Ｆ，Ｓ相重． 然后在不含位错的完整晶体部分，严格按照完 成上述环路的走向，运行同样步数，Ｆ，Ｓ不 重合，Ｆ指向Ｓ的矢量为此位错环的b． b有确定的大小和方向． 对空位环指向环面下方，对间隙环指向环面上 方．

弗兰克(Frank)不全位错：b=1/3<111>，与
层错面垂直，属于纯刃型位错．
选取合适的操作反射g

两种不全位错的g•b值，可以为0, ±1/3, ±2/3, ±4/3和1等．
当sg很小，接近布拉格反射位置时， g•b为0或 ±1/3，这时的不全位错实际上不可见．


当g选定后，使sg取较大值，g•b将取±2/3或 ±4/3，此时不全位错处于较佳可见状态．
5.2.3 不全位错衬度消像判据

不全位错是层错和周围完整晶体的边界，两 不全位错可同时也可单根显示衬度，也可二 者均无衬度．二不全位错间的层错有时显示 条纹衬度，有时衬度消失，依成像衍射条件 而定．
通常将不全位错和层错的衬度结合起来进行 分析.

FCC不全位错的可见性判据

肖克莱(Shockly)不全位错: b=1/6<112>， 它可以是刃型的，螺型的或混合型的，它 们可以是滑移的．滑移结果使层错面扩大 或缩小．