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1、第3节原子不规则排列位错21第1页，共23页，编辑于2022年，星期一一、作用于位错上的力一、作用于位错上的力 一个力一个力F作用与位错上作用与位错上2第2页，共23页，编辑于2022年，星期一 来源于晶体中的内外的应力场 是一个虚构的力，并不是作用在位错中心区各原子上的力只要存在内、外的应力场，即使静止的位错也受到 的作用 它使位错有运动趋势 如何求如何求F？外力外力导致晶体移动做的功导致晶体移动做的功假想力假想力F导致位错线移动所做的功导致位错线移动所做的功WMicWMac3第3页，共23页，编辑于2022年，星期一dsFLbdsLbF滑移面晶体发生塑性变形时，外力晶体发生塑性变形时，外力
2、对晶体做的功对晶体做的功外力使长为l的位错移动了ds，作功WMac4第4页，共23页，编辑于2022年，星期一dsLbF滑移面假想力假想力F导致位错线移动所做的功导致位错线移动所做的功5第5页，共23页，编辑于2022年，星期一单位长度位错线上的力：长度L位错线上的力：6第6页，共23页，编辑于2022年，星期一讨论讨论 F Fd d，F Fd db b F Fd d位错线，指向未滑移区位错线，指向未滑移区 F Fd d为假象力，其方向与为假象力，其方向与 不一定一致。（如螺位错不一定一致。（如螺位错F Fd d）7第7页，共23页，编辑于2022年，星期一二、位错的运动二、位错的运动Move
3、ment of dislocation（一）、刃型位错的运动（一）、刃型位错的运动两种运动方式：滑移和攀移1、滑移 glide8第8页，共23页，编辑于2022年，星期一9第9页，共23页，编辑于2022年，星期一滑移是位错运动的结果10第10页，共23页，编辑于2022年，星期一刃位错滑移的规律：刃位错滑移的规律：即，位错扫过整个滑移面时，整个晶体（或滑移面两边的原子）的相对位移量为 运动面：运动量：方向：11第11页，共23页，编辑于2022年，星期一晶体的滑移 就是位错在滑移面上运动的结果；位错运动的方向 就是晶体滑移的 方向；（1）位错运动与晶体滑移的关系位错运动与晶体滑移的关系?讨论
4、：讨论：但晶体滑移的量（宏观）并不等同于位错运动的量。即位错运动的距离与晶体运动（宏观）的距离是两码事。12第12页，共23页，编辑于2022年，星期一bbb普适性：普适性：对刃位错、螺位错和混合型位错等任何位错 都适用对位错的任何运动都适用。13第13页，共23页，编辑于2022年，星期一位错的运动并不代表原子的运动，它只代表缺陷区或已滑移区未滑移区边界（附加半原子面的边缘）的运动；位错的运动距离远大于原子的位移。原子的实际位移远小于原子间距滑移 就是它在滑移面上的运动。位错的运动类似于机械波的运动.（2）位错运动与晶体中原子位移的关系）位错运动与晶体中原子位移的关系?位错具有一定的宽度，位
5、错滑移一个b时，位错中原子各移动一小距离。宽位错线易滑移！14第14页，共23页，编辑于2022年，星期一 在高温下原子的扩散或外加应力的作用下，位错的半原子面扩大或缩小，导致位错线沿滑移面法线方向的运动。2、攀移、攀移 climb15第15页，共23页，编辑于2022年，星期一两类攀移：两类攀移：正攀移导致半原子面减小，负攀移导致半原子面增大拉应力引起负攀移，压应力引起正攀移正攀移positive climb 负攀移negative climb16第16页，共23页，编辑于2022年，星期一攀移攀移 的特点：的特点：（1）扩散需要热激活，受温度影响大，比滑移需要更高的能量。（2）纯剪应力不能
6、引起体积变化，对攀移不起作用。（2）过饱和空位的存在有利于攀移进行。17第17页，共23页，编辑于2022年，星期一（二）、螺型位错的运动（二）、螺型位错的运动只有滑移，没有攀移说明滑移面不定，从几何学上讲，包含位错线的任何面都可以称为滑移面，但从晶体学上讲，滑移面还要受晶体学条件的限制。18第18页，共23页，编辑于2022年，星期一（三）、混合型位错的运动（三）、混合型位错的运动 分解为刃、螺位错，然后考察它们的运动19第19页，共23页，编辑于2022年，星期一小结位错的基本几何性质小结位错的基本几何性质1、晶体中的线缺陷，实际上是管状缺陷，区内原子严重错排或错配2、可看成是局部滑移或局
7、部位移的边界线3、柏氏矢量 表征位错。柏氏矢量的大小决定位错区中心的原子“错配度”和周围晶体的变形，从而决定能量的大小。根据柏氏矢量与位错线的相对位向20第20页，共23页，编辑于2022年，星期一5、柏氏矢量的守恒性4、位错线必须是连续的，它或者起止于表面（或晶界），或形成封闭回路（位错环），或在结点处与其它位错相连推论：一条位错线只能有一个b6、位错密度运动方式：滑移、攀移等运动面：运动方向：7、关于位错的运动运动量：21第21页，共23页，编辑于2022年，星期一例：位错环 ABCDA 和 如图所示求：位错环各边是什么位错？如何通过局部滑移才能得到这个位错环？在右图所示的剪应力 的作用下
8、，位错环如何运动？在如图所示的拉应力 的作用下，位错环如何运动？将变成什么形状？ABCDS.P.解答：AB为右旋螺位错 BC为正刃位错(半原子面BBCC)CD为左旋螺位错 DA为负刃位错(半原子面AA”D”D)设想在晶体中有一个贯串晶体上下表面的四棱柱体，它和S.P.相交于ABCDAABCDA”B”C”D”然后让该四棱柱上半部分相对于下半部分滑移 ，而棱柱外不滑移。22第22页，共23页，编辑于2022年，星期一ABCDS.P.在 的作用下，解答：S.P.上方的晶体将向 的方向运动S.P.下方的晶体将向 的方向运动ABCDS.P.在 的作用下，晶体右半部分将向右运动左半部分将向左运动AB和CD是螺位错，在拉应力下不运动，在剪应力下才滑移。BC向下运动，AD向上运动(半原子面将扩大，即负攀移)，位错线ABCDA将变成ABBCCDDAA，如右图所示。BCAD问题：问题：请大家考虑此时ABBCCDDAA这个空间位错环的各段位错各是什么位错？23第23页，共23页，编辑于2022年，星期一