材料微观结构第五章位错和层错的电子衍射衬度分析2

1、上节课内容回顾 n弹性各向同性材料中位错消像判据？ n螺位错和刃位错在满足gb=0条件时，会不会 有残留衬度？为什么？ n在合适的ghkl反射下（gb0），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？ n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？ 位错消像判据 ng r=0在衍衬分析中具有重要意义，它表明缺陷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虽然存在，但由于操作反射矢量g与点阵位移矢与点阵位移矢 量量r垂直

2、，缺陷不能成象，常称垂直，缺陷不能成象，常称g r=0为缺陷的为缺陷的 “不可见性判据不可见性判据”，它是缺陷晶体学定量分析的，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用它来确定位错的柏氏矢量b。 照片照片10(a) al-mg合金中的位错胞结构合金中的位错胞结构 照片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和 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(1- 11)面向左右扩展虚线是 (1-11)面在膜上下表面留

3、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“”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 定义几个决定衬度分布的参数: nn为操作反射g在位错柏氏矢量b方向上的投影值, 即gb=n(n=2,3,4) ns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 nx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 n=2sx是一个包含衍射条件和讨论点位置坐标的 综合参量 5.2 位错衬度分析 5.2.1 位错双像 n当成像

4、所用的衍射矢量g在位错burgers矢量方 向上的投影为gb=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 (2sx)0；在g斑点内侧s为负，s0 5.2.3 不全位错衬度消像判据 n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 n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 n肖克莱(shockly)不全位错: b=1/6， 它可以

5、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 n弗兰克(frank)不全位错：b=1/3，与 层错面垂直，属于纯刃型位错 选取合适的操作反射g n两种不全位错的gb值，可以为0, 1/3, 2/3, 4/3和1等 n当sg很小，接近布拉格反射位置时， gb为0或 1/3，这时的不全位错实际上不可见 注意： n当gb时，不全位错和它们中间夹着的层 错有可能均不可见 n而gb1/3，层错条纹可见，其端部的不全 位错却常常是不可见的 n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 gb1/3和gb这两种不全位错 5.2.4 位错环分

6、析 n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下原子面的崩塌而形成的“空位环空位环”，还是由间，还是由间 隙原子片嵌入完整晶体而形成的隙原子片嵌入完整晶体而形成的“间隙环间隙环”？ 前者是合金从高温淬火下来经常出现的缺陷，后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作者十分关注的结构变化 位错环柏

7、氏矢量的确定及像位置 空位环空位环 间隙环间隙环 位错环柏氏矢量的确定 n先在含不全位错的区周围选定一个始点 (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 (finished)，相重 n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，不 重合，指向的矢量为此位错环的b nb有确定的大小和方向 n对空位环指向环面下方，对间隙环指向环面上 方 n取决于 n在一定衍射条件下像的位置决定于位错环的 性质； n取决于 n取决于 利用菊池线相对于g反射的位置所确定的偏离 布拉格反射位置的程度 判断位错像： (1) 改变sg或g的符号，

8、位错环的衬度峰 （最强处）随之改变方向，使环像的半 径改变大小具体说，相对于位错真实 位置，对间隙环，当(gb)sg0时，像在外；sg0时，像在 内 n(4)以g 指向右方为正，单根位错线 的像， (gb)sg0，像和位错芯实际 位置相重合； (gb)sg0，像在位错 芯右方； (gb)sg0，像在位错芯左 方 结论： n取相同的g和相同的sg，当视场中同时有间隙环和 位错环，若对间隙环满足(gb)sg0，对空位环则 满足(gb)sg0；前者表现为像在真实位置的环内， 后者与此相反，像比真实位错环直径大 n相同g条件，如果改变sg符号，则衬像反过来，即： 前者像在真实位错环外，后者像比真实位错

9、环直 径小 n只要注意在相同倾斜取向平面内的间隙环和空位 环，它们的b方向正好是相反的，就能理解这一 点 位错环的衬度 n位错环的衬度的特点：整个环的b是唯一的。环各处的 柏氏矢量刃型分量是不同的。必有某些部位螺型分量占 主要成分，甚至就是纯螺型位错，在适当的g反射下， 这些部位正好满足g b=0，从而位错环的衬度在此中断。 n根据应变场计算出来的衬度分布曲线指出，在适当的g 下，存在一根零衬度线零衬度线。应当注意沉淀相的零衬度线， 和位错环衬度中断的机理是不同的。沉淀相g总垂直于 零衬度线。对位错环，只要环上的某些部位的b与g正交， g b=0，即出现衬度中断衬度中断。利用这个现象可以区别衍衬 照片上的弥散共格细小沉淀相和小尺寸位错环。在位错 环尺寸非常小时，看