第三章位错的运动

3.1位错的滑移

⑴刃型位错的滑移

⑵螺型位错的滑移

⑶理论强度与实际强度产生差异的原因

①位错处原子能量高→滑移能垒小→所需外力小

②位错滑移仅需打断位错线附近少数原子的键合，因此所需的外加剪应力将大大降低。

③混合位错的滑移

位错线沿各点的法线方向在滑移面上运动，滑动方向垂直于位错线方向，与柏氏矢量有夹角。

⑷位错滑移面与滑移方向

①位错的滑移面：b与位错线所组成的面。

注：位错的滑移面与晶体的滑移面不是一回事。

②位错的滑移方向

晶体滑移方向：与外力方向、柏

氏矢量方向一致

位错滑移方向：位错线的法向

⑸判断晶体滑移方向的右手定则

3.2 位错的攀移

位错的攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动

⑴正攀移:在刃位错处的一排原子可因热运动而移去，成为填隙原子或者吸收空位，使位错向上移到另一个滑移面

攀移伴随原子的迁移，需要空位的扩散，需要热激话，比滑移需更大能量。

⑵攀移的阻力

对抗攀移阻力所作的功=产生点缺陷所需能量。

⑶攀移的动力

Ⅰ化学攀移力

①过饱和空位（或间隙原子），向位错线附近渗透而聚集在位错线上，促使正刃位错向上攀移，好像有力沿攀移方向作用在位错上，这种力称为渗透力 ②温度越高并存在过饱和空位时，刃型位错易于攀移。

Ⅱ弹性攀移力

作用于半原子面上的正应力分量作用下，刃位错所受的力F y

应力的作用：（半原子面侧）压应力有利于正攀移，拉应力有利于负攀移 3.3 位错的交滑移

①交滑移：螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可

能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续

滑移。

②双交滑移：交滑移后的位错再转回和原滑移面平行

的滑移面上继续运动

3.4位错的密度

⑴①位错的密度（定义）：单位体积中包含位错线的总长度。

②位错密度（计算）：垂直于位错线的平面上单位面积内的

位错露头数，即单位观察表面内的蚀坑数（蚀坑法）

⑵位错密度和晶体的强度

位错密度较低时，τ随ρ的增加而减小；

位错密度较高时，τ随ρ的增加而增大

⑶提高晶体强度途径

①尽量减小位错密度：晶须——极细的丝状单晶体，直径只有几个微米，基本不含位错，强度比块状材料高几个数量级。

②尽量增加位错密度：非晶态材料：位错密度极高的材料(远高于冷加工的金属)，因而强度也非常高。

小结

1.位错是晶体中的线缺陷；

2.位错可以看成是已滑移区和未滑移区的边界线。

3.根据b 与位错线l 的相对位向，可将位错分为三类:刃型位错(b 与l 垂直)，螺型位错(b 与l 平行)和混合位错(b 与l 成任意角)

4.位错线必须是连续的。它或者起止于晶体表面(或晶界)，或形成封闭回路(位错环)，或者在结点处和其他位错相连。

5.b 的最重要性质是它的守恒性，即流向某一结点的位错线的柏氏矢量之和等流出该结点的位错线的柏氏矢量之和。

6.名词解释：

⑴刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。

⑵螺型位错：晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。

⑶柏氏矢量：把位错运动引起原子切动的方向和距离，称为“柏氏矢量”。 ⑷滑移：位错线在它和柏氏矢量b 构成的晶面上移动

xx y b F σ-=

攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动

交滑移：螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移。

位错密度：单位体积中包含位错线的总长度