金属学第三章2 晶体缺陷.ppt

1、1,第三章 晶体缺陷 ,2,判断位错线运动方向的方法,右手定则 大拇指指向晶体运动方向与b方向相同的那部分晶体的相对位置 食指指向位错线的正方向 中指指向位错线的运动方向,四、位错线的运动,第2节 线缺陷位错(Dislocations),问题：位错扫过的面两侧会相对滑移b，究竟哪一侧滑动了b？ 判别方法：右手定则,3,(一)刃型位错的运动,两种：滑移和攀移 1.滑移运动 形成一个原子间距的滑移台阶，在晶体外表面形成肉眼可见的滑移痕迹。保守运动或守恒运动。,四、位错线的运动,4,位错运动的微观机理,上、下晶体相对移动了一个b,(一)刃型位错的运动,四、位错线的运动,5,刃型位错滑移运动的特点：,

2、使刃型位错产生滑移运动的力是作用在滑移面上且平行于b的切应力； 位错线的运动方向与切应力平行。在同一切应力作用下，正、负刃位错的运动方向相反； 刃型位错线运动的结果，使位错线扫过区的上下两半晶体产生了值为b的相对位移。 晶体的位移方向完全取决于外切应力 ，与位错线的运动方向和柏氏矢量b的方向平行。 不能单纯由位错线的运动方向或柏氏矢量的方向来确定晶体的相对运动方向。,1.滑移运动,四、位错线的运动,6,2.刃型位错的攀移,正攀移 负攀移,攀移可通过物质迁移即原子或空位的扩散来实现 攀移运动难度大，是热激活过程。 压应力促进正攀移，拉应力促进负攀移,四、位错线的运动,7,发生攀移的条件,正应力

3、高温 高浓度的空位,攀移的特点： 攀移是通过空位迁移和原子扩散来实现的，它必然引起晶体体积的变化。因此攀移称之为非保守运动或非守恒运动。,2.刃型位错的攀移,四、位错线的运动,8,(二)螺型位错的运动,1. 滑移运动,四、位错线的运动,9,滑移运动特点：,引起螺位错滑移的力是平行于b的切应力。 位错线运动方向垂直于位错线，在同一切应力作用下左、右螺位错的运动方向相反。 位错线运动的结果，使位错线扫过区上下两半晶体产生值为b的相对位移。晶体位移的方向完全取决于外切应力方向。 位移方向与位错线的运动方向垂直，但与b平行。,(二)螺型位错的运动,四、位错线的运动,10,2.交滑移,(二)螺型位错的运

4、动,四、位错线的运动,11,(三)混合位错的运动,四、位错线的运动,12,位错运动特点的总结,刃型位错：滑移和攀移。 滑移是位错在滑移面上做平面运动；攀移则是位错垂直于滑移面方向运动。 滑移不会引起体积变比，称之为保守运动(守恒运动);攀移需要原子和空位的迁移，会引起体积的变化，称为非保守运动(非守恒运动)。 螺型位错：滑移和交滑移。 垂直于额外半原子面的正应力也会促进攀移。,四、位错线的运动,13,刃型位错的滑移面是由位错线和柏氏矢量确定的唯一平面 螺型位错的滑移面则有一系列以位错线为共同转轴的滑移面，但一般是在密排面上进行滑移。 位错线的移动方向与位错线垂直。 晶体的滑移方向总是沿着柏氏矢

5、量方向。 刃型位错线的运动方向和晶体滑移方向相平行，螺型位错线的运动方向和晶体滑移方向相垂直；混合位错线的移动方向和晶体移动方向成090交角。 金属塑性变形是通过位错的运动来实现的。,位错运动特点的总结,四、位错线的运动,14,大量位错的运动导致晶体的宏观塑性变形,四、位错线的运动,15,举例,位错环的各边是什么位错? 在足够大剪应力作用下，位错环将如何运动?晶体将如何变形? 在足够大的拉应力的作用下， 位错环将如何运动?它将变成什么形状?晶体将如何变形? 在压应力作用下会如何呢？,已知位错环ABCDA的柏氏矢量为b，外应力为和。求：,四、位错线的运动,16,四、位错线的运动,17,(四) 位

6、错线之间的交截,割阶：位错线上垂直于滑动面的曲折部分。 弯折：位错线位于滑动面上的曲折部分。,四、位错线的运动,18,1.两个柏氏矢量平行的刃位错交割,(四) 位错线之间的交截,四、位错线的运动,结果：弯折，螺型位错，可动,19,2.两个柏氏矢量垂直的刃位错交割,(四) 位错线之间的交截,四、位错线的运动,结果：A出现割阶，刃型位错，不可动；B不变。,20,3.两个柏氏矢量垂直的刃位错和螺位错交割,(四) 位错线之间的交截,四、位错线的运动,结果：A出现割阶，刃型位错，不可动； B出现弯折，刃型位错，可动。,21,刃位错与螺型位错交割,QQ为螺位错CD上的刃型弯折，滑移面为与AB垂直并包括CQ

7、QD的平面，它也是CD位错的滑移面。,PP 不能随AB一起移动，对其运动有阻碍作用。产生加工硬化的原因之一。,(四) 位错线之间的交截,四、位错线的运动,22,4.两个柏氏矢量垂直的螺型位错交截,(四) 位错线之间的交截,四、位错线的运动,结果：A B均出现割阶，刃型位错，不可动。加工硬化的原因之一。,23,正攀移 负攀移,两螺型位错的交截,(四) 位错线之间的交截,四、位错线的运动,24,小割阶：几个原子间距,大割阶：大于60个原子间距,中割阶：几个60个原子间距,大割阶的形成机理：由小割阶合并而成,4.两螺型位错的交截,四、位错线的运动,25,4.两螺型位错的交截,四、位错线的运动,螺型位

8、错的能量低于刃型位错，在变形时更容易形成，晶体中的螺型位错密度较高，交互作用时产生的割阶较多，位错运动的阻碍作用较强。,26,位错交截运动的规律,位错相互交截时产生“弯折”或“割阶”。 位错上“弯折”或“割阶”部分的柏氏矢量与该位错的相同。 “割阶”与原位错不在同一滑移面上，将成为位错运动的障碍。 “弯折”可以是刃型位错，也可以是螺型位错，它可因位错线张力而消失，使原位错线重新变直。 “割阶”都是刃型位错。,(四) 位错线之间的交截,四、位错线的运动,27,(五)位错滑移的晶格阻力,位错必须越过势垒才能移动，这个势垒就是位错运动的阻力，称为晶格阻力。 由于派尔斯(Peirls)和纳巴罗(Nab

9、arro)估算了此阻力，所以亦称为“派-纳力”。,四、位错线的运动,28,重要结论：,(五)位错滑移的晶格阻力,四、位错线的运动,通过位错移动使晶体滑移所需临界切应力p很小，仅为理想晶体m的 1/1001/1000。P-N力正好相当于实际金属单晶体产生塑性变形的临界分切应力，这也证明“晶体滑移是通过位错的运动来实现”的论断是正确的。,29,晶格阻力(P)随着a值的增大和b值的减小而下降。在晶体中原子最密排面其面间距a最大，最密排方向其b值最小，这就很容易解释“晶体塑性变形多是沿着晶体中最密排面和最密排方向进行”。 晶格阻力随位错宽度w的减小而增大。离子晶体、陶瓷和共价键物质位错宽度很小，故其晶

10、格阻力很大，表现出脆性，而塑性材料的位错宽度较大，晶格阻力则较小。,(五)位错滑移的晶格阻力,四、位错线的运动,30,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,(一) 作用在位错线上的力,作用在位错线上的力所做的功(F为作用在单位长度位错上的力)： W1FLS 位错线滑移S距离后，上下晶体之间相对移动了距离b，则外力所做的功为； W2(LS)b 由虚功原理W1=W2得； F =b,31,注意:,作用在位错线上的力(F)是一个假想的力； F导致位错线运动，其方向必然与位错线运动方向相一致，即垂直于位错线，其方向可用右手定则去判断； 引起位错滑移运动的外加切应力必需是作用在滑动面上且平行于b的切应力

11、分量，而与F之间只有在刃位错时是相互平行的，对螺位错而言F。F是虚力； 作用在位错线上的力可以是外加的，也可以是晶体内部的内应力分量。,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,(一) 作用在位错线上的力,32,(二) 两平行位错间的交互作用,位错周围存在应力场。 实际晶体中往往有许多位错同时存在。任一位错在其相邻位错应力场作用下都会受到作用力，力的类型和大小随位错类型、柏氏矢量大小和位错线相对位向的变化而变化。,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,33,1.在同一滑动面上的刃位错间的作用力,同性相斥(指一个位错的切应力场导致另外一个同号位错向外运动，好像是互相排斥)，B位错向右运动。,X0

12、时只有切应力,Z,(二) 两平行位错间的交互作用,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,34,2.在同一滑移面上的螺位错间的作用力,两平行螺型位错间的作用力，其大小与两位错强度的乘积成正比，而与两位错间距成反比，其方向则沿径向r垂直于所作用的位错线。 当b1与b2同向时，f0，即两同号平行螺型位错相互排斥 当b1与b2反向时，f0，即两异号平行螺型位错相互吸引。,(二) 两平行位错间的交互作用,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,35,3. 两平行滑动面上位错间的交互作用,X=0时，F0 X=h时，F0 |X|h|时，F0,(1)滑移力,(二) 两平行位错间的交互作用,五、作用在位错上的

13、力及位错的相互作用力,36,(2)攀移力,刃位错线上受到的攀移力是：Fxxb 位错A的应力场正好存在与bB方向平行的正应力分量xx，故B位错受到的攀移力为 F为:,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,37,注 意,在互相平行的螺位错与刃位错之间，由于两者的柏氏矢量相垂直，各自的应力场均没有使对方受力的应力分量，故不发生作用。,若是两平行位错中有一根或两根都是混合位错时，可将混合位错分解为刃型和螺型分量，再分别考虑它们之间作用力的关系，叠加起来就得到总的作用力。,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,38,4. 位错与表面间的作用力(映象力),平行于晶体表面的单位长度螺型位错的弹性应变能：

14、,位错线受到的表面吸引力：,说明： 该力相当于在自由表面外侧与位错成镜面对称的位置放置一个反号的螺型位错(称为映像位错)对真实位错的作用力，称之为映像力。 在两个弹性模量不同的材料边界附近，界面也会对它产生映像力。 在薄膜晶体中映像力将起重要作用。,五、作用在位错上的力及位错的相互作用力,39,六、位错的增殖,(一) 位错密度 除了精心制作的细小晶须外，在通常的晶体中都存在大量的位错。晶体中位错的量常用位错密度表示。 位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度。 =L/V(1/cm2) 式中L为位错线的总长度，V是晶体的体积。,40,为了便于表征，常把位错线当作直线，并且假定晶体的位错是平行

15、地从晶体的一端延伸到另一端，这样，位错密度就等于穿过单位面积的位错线数目，即： = L/V = nl/(lA) = n/A l为每根位错线的长度,n为在面积A中的位错数目。 显然，并不是所有位错线与观察面相交，故按此求得位错密度将小于实际值。 利用这一定义可以测定位错密度：电镜法,六、位错的增殖,(一) 位错密度,41,实际晶体中的位错密度范围： 经充分退火的多晶体金属中，位错密度约为106108/cm2； 经精心制备和处理的超纯金属单晶体，位错密度可低于103/cm2； 经过剧烈冷变形的金属，位错密度可高达10101012/cm2 。,六、位错的萌生与增殖,(一) 位错密度,42,(二) 位

16、错的萌生,晶体在生长过程中产生位错 由于温度梯度、浓度梯度、机械振动等的影响，使生长着的晶体偏转或弯曲，引起相邻晶块之间有位向差，形成位错； 晶体生长过程中由于相邻晶粒发生碰撞或因液流冲击，以及冷却时体积变化的热应力等原因会使晶体表面产生台阶或受力变形而形成位错。 局部应力集中和塑性变形形成位错 晶体内部的某些界面(如第二相质点、孪晶界、晶界等)和微裂纹附近往往存在应力集中，当此应力高至足以便该局部区域发生滑移时，就在该区域产生位错。晶体在形变过程中产生应力集中也会在局部区域形成位错。,六、位错的萌生与增殖,43,完整晶体经受完整晶体经受弯曲后，将会通过在晶体内产生一定数量的刃位错，以补偿由于

17、弯曲造成的出现矢径不同的表面上的尺度差异。,44,过饱和空位凝聚过程形成位错 金属熔体自高温以较快速率冷却时晶体内存在大量的过饱和空位，空位的聚集形成空位盘，塌陷后就能形成位错，为位错环。,(二) 位错的萌生,六、位错的萌生与增殖,45,棱柱位错的概念,(二) 位错的萌生,六、位错的萌生与增殖,46,(三) 位错的增殖,1. Frank-Read源,A、B两点为位错的钉扎点，可以是沉淀相、割阶等。,六、位错的萌生与增殖,启动FR位错源所需的分切应力 包括两部分： P-N力 位错弯曲切应力,47,Gb/2R,位错源弯曲的切应力,1. Frank-Read源,六、位错的萌生与增殖,公式推导： 长度

18、为ds的位错线处于受力平衡状态时：bds 2Tsin 由于ds=R2; 很小时, sin 所以: bR2=2T bR=T=KGb2 =KGb/R Gb/2R,48,分析讨论： =Gb/2R。 位错处于直线状态时，R=， 此时最小； 位错弯曲成半圆时，R=L/2， =Gb/L； 位错线继续弯曲时，RL/2， 所需切应力由大变小。 因此，位错呈半圆形时是个临界位置。位错增殖克服线张力所需的临界切应力c=Gb/L。,在塑性变形过程中，会产生越来越多的位错，它们之间如果发生交截，就会使可动位错越来越短，对开动位错源所需的临界切应力就越来越高，这也是加工硬化的原因之一。,六、位错的萌生与增殖,(三) 位

19、错的增殖,1. Frank-Read源,49,2. 双交滑移源(补充),螺型位错经双交滑移后可形成刃型割阶，对原位错产生“钉扎”作用，并使原位错在滑移面上滑移时成为一个F-R源。多次交滑移可以产生很多位错圈。,六、位错的萌生与增殖,50,补充知识：,1.沉淀相与位错的相互作用,51,52,沉淀相与位错之间交互作用特点 停止运动，造成应力集中。 继续滑移，并穿过沉淀颗粒，使颗粒沿着滑移面被切成两半，并发生相对位移b(在沉淀颗粒硬度较低时容易出现)。 继续滑移，但绕过颗粒，因而在颗粒周围留下一个位错环，环内是未滑移区。 继续滑移，但在颗粒周围发生交滑移。,补充知识：,1.沉淀相与位错的相互作用,5

20、3,2. 位错与点缺陷之间的交互作用,晶体中常见的点缺陷有空位、溶质原子和杂质原子等，位错与点缺陷在一起时会发生弹性、化学、电学和几何交互作用，其中弹性交互作用最为重要。形成科垂耳气团、斯诺克气团、铃木气团，阻碍位错运动，产生固溶强化效应。,补充知识：,54,3. 位错的塞积,位错在运动中除了会与点缺陷、线缺陷发生交互作用外，还会遇到面缺陷如晶界、孪晶界、相界等而发生塞积现象。,补充知识：,55,塞积群的特点,塞积群中的位错都是同号刃型位错，位错之间相互排斥。 整个位错塞积群对位错源有一个反作用力0，塞积群所含有的位错数目n越大，反作用力则越大。外力与塞积群反作用力相平衡，外力就无法开动位错源

21、。 整个塞积群挤在障碍物处，障碍物会受到很大的挤压力(外切应力的n倍)，当这个力大到一定值时，就会把障碍物“冲垮”，这意味着晶体要开始变形。,3. 位错的塞积,补充知识：,56,位错塞积导致的后果,导致F-R源开动所需的应力大大增加，材料加工硬化。 若塞积位错是刃型的，当n足够大时会出现微裂纹。 若障碍物是晶界，则可能引发相邻晶粒内(在结晶附近)的F-R源启动，发生塑性变形。 若障碍物是沉淀颗粒,位错是螺型的,则可发生交滑移；若位错是刃型的，变形温度又很高，则位错可能发生攀移。交滑移和攀移都使塞积应力下降，导致材料软化。,3. 位错的塞积,补充知识：,57,58,举例,59,柏氏矢量恰好等于单

22、位点阵矢量的位错称为单位位错。 柏氏矢量为单位点阵矢量整数倍的位错称为全位错。 柏氏矢量不等于单位点阵矢量的位错称为不全位错或部分位错 肖克莱（Shockley)不全位错 弗兰克（Frank）不全位错,七、实际晶体中的位错组态,60,(一) 面心立方晶体,1.单位位错 b=a/2,七、实际晶体中的位错组态,61,将(111)面向右局部滑移，滑移矢量b=a/2110，就形成了一个全位错。 从原子尺寸看位错线是折线，而宏观地看则是直线。 面心立方晶体111面的堆垛层次是ABCABC。,形成全位错时密排面堆垛层次未变,七、实际晶体中的位错组态,(一) 面心立方晶体,62,2.肖克莱不全 位错,七、实

23、际晶体中的位错组态,(一) 面心立方晶体,63, A层原子 B层原子 C层原子,2.肖克莱不全位错,七、实际晶体中的位错组态,(一) 面心立方晶体,64,肖克莱不全位错的特征,柏氏矢量为a/6 可以是刃型、螺型或混合型位错 可以滑移，不能攀移，滑移面为111。 不仅是已滑移区和未滑移区的边界，也是层错区的边界) 即使是螺型不全位错，也不能交滑移，因为柏氏矢量不是两个111的交线,故不能从一个滑移面转到另一个滑移面。,七、实际晶体中的位错组态,可动位错,65,3.弗兰克不全位错,七、实际晶体中的位错组态,(一) 面心立方晶体,垛,柏氏矢量为a/3,66,Frank不全位错的形成方式 过饱和空位聚

24、集成盘，“崩塌”下来形成一片层错，层错的边缘是负Frank位错。 过饱和自间隙原子(例如经严重辐照时) 在密排面沉积成原子片，形成了1片层错，这层错的边缘是正Frank位错。,七、实际晶体中的位错组态,67,Frank不全位错的特点,Frank位错不能滑移，只能攀移； 位错线位于111面上，可以是任何形状，包括直线、曲线和封闭环，但都是刃型位错。,3.弗兰克不全位错,七、实际晶体中的位错组态,不滑动位错或固定位错,68,4.扩展位错,这种两个不全位错之间夹有一个层错的位错组态；或者说一个全位错分解为2个肖克莱不全位错，中间夹着一片层错的组合就叫做扩展位错。b1b2b3层错,本来在B处的原子由于

25、滑移(形成肖克莱不全位错)到了C位置，原子错位。 注意：B和C表示原子的位置，在同一层面内。,七、实际晶体中的位错组态,69,扩展位错的性质和特点 位于111面上，由两条平行的Schockley分位错中间夹着一片层错区组成。 柏氏矢量b1b2b3a/2，b2和b3的夹角为60 组成扩展位错的两个Schockley分位错由于交互作用必然处于相互平行的位置。,4.扩展位错,七、实际晶体中的位错组态,70,Schockley不全位错只能滑移，不能攀移。故扩展位错也只能滑移，只能总体运动。 由于扩展位错只能做总体运动，所需作用力大于使单个位错滑移的应力，故滑移更困难。 在外力下扩展位错可以发生束集，发

26、生束集，形成全位错，因而在一定条件下可以发生交滑移。,4.扩展位错,七、实际晶体中的位错组态,扩展位错的性质和特点,71,层错区宽度的计算,假定一个螺型单位位错的b=a101，分解为两个柏氏矢量为b1和b2的肖克莱不全位错。,4.扩展位错,七、实际晶体中的位错组态,72,层错区几乎不产生点阵畸变，但它破坏了晶体的完整性和正常的周期性，故使晶体的能量有所增加，这部分增加的能量称”堆垛层错能(J/m2)，可用实验方法间接测得。 晶体中出现层错的几率与层错能有关，层错能越高则几率越小。如在层错能很低的奥氏体不锈钢中，常可看到大量的层错，而在层错能高的铝中，就看不到层错。,4.扩展位错,七、实际晶体中

27、的位错组态,73,经变形的Cu-7Al合金明场衍衬像,在XY线上形成Lomer-Cottrell阻塞；F处是堆垛层错；N处是一些位错结点。,4.扩展位错,七、实际晶体中的位错组态,74,七、实际晶体中的位错组态,75,位错的束集,扩展位错的宽度主要取决于晶体的层错能。 当扩展位错的局部区域受到某种障碍时，扩展位错在外切应力作用下其宽度将会缩小，甚至重新收缩成原来的全位错，称为束集。,问题：为什么层错能低的金属(如Cu、不锈钢)中很难看到交滑移，而在层错能高的金属(如Al)中易于观察到交滑移？,76,扩展位错的交滑移,由于扩展位错只能在其所在的滑移面上运动，若要进行交滑移，扩展位错必须首先束集成

28、全螺型位错。,面心立方晶体a110/2位错 形成的扩展位错的交滑移过程,热激活有助于位错束集的实行，升高温度可促进扩展位错的交滑移。,77,铃木气团,溶质原子与扩展位错之间会发生化学交互作用，产生铃木气团。铃木秀次指出，由于扩展位错的层错区具有与周围基体不同的晶体结构（如fcc中层错区属hcp），为保持热力学平衡，溶质原子在层错区浓度与在基体中浓度不同，有的原子偏聚于层错区，减小表面能，使层错区宽度d增大，不易于束集，难于交滑移，从而提高合金强度，这种由化学交互作用而产生溶质原子在层错区偏聚，构成了“铃木气团”。与科垂耳气团比较: 铃木气团与温度无关 ，铃木气团与位错类型无关。,78,5.位错

29、反应和固定位错,位错反应 几何条件：根据柏氏矢量守恒性，反应前后诸位错的柏氏矢量之和相等，即b前b后 能量条件：从热力学的角度看位错反应后应变能必须有所降低。可近似地将位错反应的能量判据取为： b2前 b2后,七、实际晶体中的位错组态,79,5.位错反应和固定位错,七、实际晶体中的位错组态,80,5.位错反应和固定位错,七、实际晶体中的位错组态,81,固定位错,不能产生滑移运动的刃型位错。,七、实际晶体中的位错组态,特点： 位错滑动面与晶体滑移面不一致。,实例： 弗兰克不全位错。,82,固定位错,Lomer位错 位错线AB的ba110/2，是单位位错，而且位错线与b垂直，是纯刃型位错，但是AB

30、和b所确定的滑动面是(001)，它不是面心立方晶体特有的滑移面111，所以是固定位错，不能做滑移运动。这类位错称之为Lomer位错。,Lomer位错反应,七、实际晶体中的位错组态,83,Lomer-Cotroll位错,反应生成的位错线为AB，夹在两个层错的中间，滑移面为001，不可动。这种结构的位错称之为面角位错，也称之为Lomer-Cotroll位错。AB位错称为压杆位错，阻碍2个扩展位错运动。,七、实际晶体中的位错组态,84,6.Thompson四面体,AB有两种分解方法,七、实际晶体中的位错组态,85,Thompson四面体的作用,确定某一单位位错可能分解为哪两种肖克莱不全位错组成的扩展

31、位错。 确定Lomer位错(2个单位位错反应生成一个不可动Lomer位错) 确定Cottrell-Lomer位错 一个单位位错和一个肖克莱不全位错可以反应生成一个弗兰克不全位错。,L1,L2,6.Thompson四面体,七、实际晶体中的位错组态,86,(二) 密排六方晶体中的位错,全位错 柏氏矢量为AB、BC、AC ba/3 Schockley不全位错 b=a/3,七、实际晶体中的位错组态,87,(二) 密排六方晶体中的位错,88,Frank不全位错,和FCC晶体类似，在HCP晶体中，过饱和空位或间隙原子的择优聚集和塌陷也会形成Frank位错环。,(二) 密排六方晶体中的位错,89,(三) 体

32、心立方晶体中的位错,全位错 b=a/2。滑移面有3个110、3个112、6个123三类。在外力作用下，螺型全位错沿不同的110面或沿以上晶面组合发生交滑移，容易得到波浪型的滑移线。,七、实际晶体中的位错组态,90,位错环 在辐照后的BCC晶体中过饱和的间隙原子和空位片会择优聚集在密排的110面上，形成柏氏矢量b=a/2的位错环。但由于这些面上不能形成稳定的层错，故上述位错环通过反应，形成b=a/2和b=a的位错环。,(三) 体心立方晶体中的位错,七、实际晶体中的位错组态,91,孪晶位错 bcc晶体的孪晶面为112、孪生方向111,孪生滑移量为111a/6，一般要求在孪晶厚度几百甚至几千平行的1

33、12面上都形成柏氏矢量111a/6的Shockley分位错，这是不可能的。,(三) 体心立方晶体中的位错,92,(三) 体心立方晶体中的位错,裂纹位错,93,八、位错的观察(补充),1.蚀坑法,94,95,2.电镜法,96,锗晶体中位错的电子显微镜图象,97,九、位错理论的应用 (补充),1.晶体的实际强度为什么远低于理论强度? 这是因为实际晶体的塑性变形是通过局部滑移进行的，故所加外力仅需破坏局部区域滑移面两边原子的结合键，而此局部区域是有缺陷(即位错)的区域，此处原子本来就处于亚稳状态，只需很低的外应力就能离开平衡位置，发生局部滑移。,98,2.晶体为什么会加工硬化？ 因为晶体在塑性变形过

34、程中位错密度不断增加，使弹性应力场不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难。具体地说，引起晶体加工硬化的机制有：位错的塞积、位错的交割(形成不易或不能滑移的割阶、或形成复杂的位错缠结)、位错的反应(形成不能滑移的定位错)、易开动的位错源(即极轴位错之间的距离大的F-R源)不断消耗等等。,九、位错理论的应用 (补充),99,3.金属为什么会退火软化? 因为金属在退火过程中位错在内应力作用下通过滑移和攀移而重新排列，以及异号位错相消而使位错密度下降。位错的重排发生在低温退火(回复)过程，此时同号刃位错排成位错墙，形成多边化结构(对单晶体)或亚晶粒，其主要效果是消除内应力和使物理性质(如电阻率)恢复到冷加工前的数值。位错密度的显著下降发生在高温退火(再结晶)过程，它导致金属显著软化(强度显著下降)。,九、位错理论的应用 (补充),100,4.位错如何使晶体的弹性模量减小? 可以用一对位于相距很近的平行滑移面上的异号刃型位错间的交互作用来解释。 5.BCC晶体中为何出现明显屈服点和应变时效现象? 这主要是因为间隙式元