晶体缺陷理论PPT课件

1、1.1 位错基本概念 原子发生错排时，在某一方向是几百到上万个原子间距，另外两个方向仅有 3-5 个间距 位错对金属强度、相变影响显著 第1页/共83页泰勒认为位错在切应力作用下的运动完成晶体塑性形变的滑移过程第2页/共83页位错的基本类型和特征第3页/共83页1.刃型位错第4页/共83页第5页/共83页演示第6页/共83页2. 螺型位错第7页/共83页J:晶体缺陷第1章动画螺位错.wmv演示第8页/共83页第9页/共83页演示第10页/共83页第11页/共83页刃型位错和螺型位错的异同点 刃型位错 螺型位错类型正、负左、右多余的半排原子面有无位错线与滑移矢量关系垂直平行位错线形状直线、折线、

2、曲线、环直线滑移面（由位错线与滑移矢量决定）位错线滑移矢量构成、唯一位错线滑移矢量构成、有限多位错线运动方向与滑移矢量关系（晶体滑移方向）平行垂直应力、应变性质有正应力（变）、切应力（变）（上半部受压、下半部受拉）仅有切应力（变）位错线滑移的结果在滑移面上沿滑移矢量方向产生一个原子间距的台阶第12页/共83页3. 混合位错第13页/共83页第14页/共83页第15页/共83页柏氏矢量第16页/共83页1.柏氏矢量的确定第17页/共83页第18页/共83页第19页/共83页第20页/共83页第21页/共83页第22页/共83页2.柏氏矢量的物理意义第23页/共83页第24页/共83页3.柏氏矢量

3、的特性第25页/共83页第26页/共83页4.柏氏矢量的表示方法b=a/n，n为正整数；若b1=a/nu1 v1 w1， b2=a/nu2 v2 w2b=b1+b2=a/nu1 v1 w1+a/nu2 v2 w2 = a/nu1+u2 v1 +v2 w1 + w2 b =(u2 + v2 + w2 )1/2第27页/共83页位错的运动1.刃位错的滑移和攀移第28页/共83页第29页/共83页第30页/共83页刃位错的攀移第31页/共83页第32页/共83页第33页/共83页2.螺位错的滑移第34页/共83页第35页/共83页3.混合位错的滑移第36页/共83页第37页/共83页4.位错环的运动

4、第38页/共83页第39页/共83页1.2 位错的弹性性质 位错的应力场正应力：xx ，yy ， zz切应力：xy =yx ； xz=zx ；yz=zy第40页/共83页a.螺位错应力场第41页/共83页第42页/共83页第43页/共83页第44页/共83页G ：切变弹性模量。 除Z方向外，其余方向无位移，应力为零；应力场只与半径有关，是径向对称的； r 0 ，应力无穷大不适用于位错中心的严重畸变区。由于螺位错的正应变等于零，所以其体膨胀率等于零，即形成螺位错时体积不发生变化。 第45页/共83页b.刃位错应力场第46页/共83页第47页/共83页第48页/共83页第49页/共83页第50页/

5、共83页第51页/共83页第52页/共83页第53页/共83页正应力分量与切应力分量同时存在，与 Z 无关，即与刃位错平行的直线各点应力状态相同 y0, 滑移面以上， xx0 是压应力 y0 是拉应力 y=0, 无正应力，切应力最大 任一点 |xx | |yy | 以上关系不适用于刃位错中心区第54页/共83页位错的应变能第55页/共83页第56页/共83页第57页/共83页We/Ws=一般金属材料的1/3，所以 We/Ws1.5第58页/共83页K10.75第59页/共83页第60页/共83页位错的线张力 为了降低能量，位错有尽可能缩短其长度的倾向，这时产生了一种称为线张力的组态力。因此，位

6、错力求变直。线张力是一种组态的作用力，与位错线附近的个别原子所受的作用力不同。第61页/共83页位错线有应变能=位错线有缩短趋势以减少应变能=位错线张力 线张力等于单位长度位错的应变能 第62页/共83页第63页/共83页4.作用在位错上的力第64页/共83页第65页/共83页攀移作用力第66页/共83页xx xx xx 第67页/共83页5.位错间的交互作用力第68页/共83页a.两平行螺位错第69页/共83页第70页/共83页第71页/共83页第72页/共83页b.两平行刃位错第73页/共83页第74页/共83页第75页/共83页第76页/共83页第77页/共83页第78页/共83页第79页/共83页第80页/共83页第81页/共83页 同号位错 y0,fy 0,正攀移 y