位错滑移运动与运动阻力辨析
6第六节课-位错运动和交互作用和实际晶体中的位错解读
五、位错的运动 位错运动方式有两种最基本形式：滑移和攀移。 1、位错的滑移(dislocation slip)：位错沿着滑移面的移动。
在外加切应力的作用下，通过位错附近原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地作 少量位移（小于一个原子间距）而逐步实现。
a）刃型位错的滑移
➢刃型位错的运动方向始终垂直位 错线而平行柏氏矢量。刃型位错 的滑移限于单一的滑移面上。
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材料科学基础
a. 螺型位错的应力场
设想有一个各向同性材料的空心圆柱体，把圆柱体沿XZ面切开，使两个切开面沿Z方
向做相对位移b，再把两个面胶合起来，形成一个柏氏矢量为b的螺型位错。轴的中心
为位错线，XZ面为其滑移面。
由于圆柱体只沿Z方向有位移，因此只有一个切应变：z=b/2r 而相应的切应力：Z=Z=G•Z =Gb/2r,式中，G为切变模量。 由于圆柱只在Z方向有位移，X和Y方向均无位移，所以其余应力分量均为零：
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4、位错线张力
位错的线张力T可定义为使位错增加单位长度所需要的
能量，因此可近似地用下式表达：T Gb2
若有外加切应力存在，则单位长度位错线所受的力为
b，它力图使位错线变弯。
存在线张力T，力图使位错线伸直。则线张力在水平方
➢位错线附近原子移动距离很小； ➢位错运动所需要的力很小； ➢位错线沿滑移面滑移过整个基体
时，在晶体表面产生一个宽度为 柏氏矢量大小的台阶。
图2-8 刃型位错滑移过程
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b）螺型位错的滑移
材料科学基础
图2-9 螺型位错的滑移 螺型位错运动特征：位错移动方向与位错线垂直，也与柏氏矢量垂直。
4-位错运动与受力-51解析
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位错应变能及受力
• 假设，位错线dl,向任意方向移动ds,扫过的面积为
• 晶体体积变化 V b dA b ndA
• 滑移时，体积不变，保守运动； • 攀移时，体积变化，非保守运动
dA dl ds n dA
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位错应变能及受力
2.4
位错的运动
晶体的宏观塑性变形是通过位错运动来 实现的。 当晶体中存在位错时，只需用一个很小 的推动力便能使位错发生滑动，从而导致金 属的整体滑移，这揭示了金属实际强度和理 论强度的巨大差别。 金属的许多力学性能均与位错运动密切 相关。
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位错应变能及受力
攀移的特点
• 攀移是刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动； • 空位和原子的扩散，是半原子面的扩大或缩小， 引起体积变化（非保守运动）； • 阻力很大，接近理论强度； • 垂直于额外半原子面的压应力，促进正攀移，拉 应力，促进负攀移。 • 温度升高，原子扩散能力增大，攀移易于进行； 室温下难以进行。
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位错应变能及受力
螺型位错的运动
螺型位错滑移时周围原子的移动情况 ●代表下层晶面的原子，○代表上层晶面的原子
原位错线处在1-1处，在切应力作用下，位错线周围的原子作小量的 位移，移动到虚线所标志的位置，即位错线移动到2-2处，表示位错 线向左移动了一个原子间距，反映在晶体表面上即产生了一个台阶。 19 它与刃型位错一样，原子移动量很小，移动所需的力也很小。
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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。
位错的滑移机制
位错的滑移机制位错的滑移机制是固体材料中晶格缺陷的一种重要形式。
在晶体中，由于各种原因，晶格中的原子或离子会发生位移，导致晶体结构发生变化。
这种位移被称为位错，它是晶体中晶格缺陷的一种表现形式。
位错的滑移机制是一种材料塑性变形的重要方式。
当外力作用于材料时，位错会在晶体中滑动，从而使材料发生塑性变形。
位错的滑移机制在金属、陶瓷和聚合物等各种材料中都存在。
位错的滑移机制是通过位错线的移动来实现的。
位错线是位错的核心部分，它是晶格缺陷的主要组成部分。
位错线的滑移可以看作是晶体中的原子或离子在位错线周围发生滑动，从而导致晶体结构的改变。
位错的滑移机制可以解释材料的塑性变形行为。
当外力作用于材料时，位错会在晶体中滑动，并且会在滑移面上形成新的位错线。
这样，位错线就像是材料中的“滑移带”，通过位错线的滑动和形成，材料就可以发生塑性变形。
位错的滑移机制还可以解释晶体中的一些其他现象。
例如，位错的滑移会导致晶体中的晶粒长大，从而影响材料的力学性能。
位错的滑移还可以解释材料的晶体结构变化、晶体缺陷的形成等现象。
位错的滑移机制在材料科学和工程中具有重要的应用价值。
通过研究位错的滑移机制，可以深入理解材料的塑性变形行为，为材料的设计和加工提供理论基础。
位错的滑移机制还可以用来解释材料的断裂行为、疲劳行为等现象，为材料的性能改善和寿命延长提供指导。
位错的滑移机制是固体材料中晶格缺陷的一种重要形式，它通过位错线的滑动来实现材料的塑性变形。
位错的滑移机制在材料科学和工程中具有重要的应用价值，通过研究位错的滑移机制，可以深入理解材料的力学性能和断裂行为，为材料的设计和加工提供理论基础。
材料科学基础-§3-3 位错的运动
O y R(r,θ) r θ
x
间隙溶质原子在刃型位错附近聚集形成偏聚——柯垂尔 （Cottrell,A.H.)气团，螺型位错——史氏(Snoeck,J.)气团。
分析位错应力场时，常设想把半径约为0.5～1nm的
中心区挖去，而在中心区以外的区域采用弹性连续介质 模型导出应力场公式。
xx、 yy、 zz、 xy、 yz、 zx
rr、 、 zz、 r、 z、 z
rr、 、 zz、 r、 z、 z
xx、 yy、 zz、 xy、 yz、 zx
Gb2 R WS ln 4 r0
☺对于刃型位错，单位长度的弹性应变能为：
Gb2 R WE ln 4 (1 ) r0
上述分析表明单位长度位错的位错的应变能可以表示为
W / L Gb2 (J / m)
其中是α与几何因素有关的系数，约为0.5～1.0。此式表 明由于应变能与柏氏矢量的平方成正比，故柏氏矢量越 小，位错能量越低。 五. 位错的线张力 为了降低能量，位错有由曲变直，由长变短的倾 向。线张力T表示增加单位长度位错线所需能量，在数 值上等于位错应变能。
Thanks
1. 刃型位错的滑移
刃位错的滑移
τ
滑移面
τ
滑移台阶
刃位错的滑移
刃型位错的滑移运动： 位错的运动在外加切应力的作用下发生；
位错移动的方向和位错线垂直；
运动位错扫过的区域晶体的两部分发生了柏氏矢量大 小的相对运动(滑移)； 位错移出晶体表面将在晶体的表面上产生柏氏矢量大 小的台阶。
T K Gb2
( K 0.5 ~ 1)
材料科学基础A习题答案第5章[1]解析
![材料科学基础A习题答案第5章[1]解析](https://img.taocdn.com/s3/m/5ef3bfa0d0d233d4b14e698a.png)
材料科学基础A习题第五章材料的变形与再结晶1、某金属轴类零件在使用过程中发生了过量的弹性变形，为减小该零件的弹性变形，拟采取以下措施：（1）增加该零件的轴径。
（2）通过热处理提高其屈服强度。
（3）用弹性模量更大的金属制作该零件。
问哪一种措施可解决该问题，为什么？答：增加该零件的轴径，或用弹性模量更大的金属制作该零件。
产生过量的弹性变形是因为该金属轴的刚度太低，增加该零件的轴径可减小其承受的应力，故可减小其弹性变形；用弹性模量更大的金属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能力，也可减小其弹性变形。
2、有铜、铝、铁三种金属，现无法通过实验或查阅资料直接获知他们的弹性模量，但关于这几种金属的其他各种数据可以查阅到。
请通过查阅这几种金属的其他数据确定铜、铝、铁三种金属弹性模量大小的顺序（从大到小排列），并说明其理由。
答：金属的弹性模量主要取决于其原子间作用力，而熔点高低反映了原子间作用力的大小，因而可通过查阅这些金属的熔点高低来间接确定其弹性模量的大小。
据熔点高低顺序，此几种金属的弹性模量从大到小依次为铁、铜、铝。
3、下图为两种合金A、B各自的交变加载-卸载应力应变曲线（分别为实线和虚线），试问那一种合金作为减振材料更为合适，为什么？答：B合金作为减振材料更为合适。
因为其应变滞后于应力的变化更为明显，交变加载-卸载应力应变回线包含的面积更大，即其对振动能的衰减更大。
4、对比晶体发生塑性变形时可以发生交滑移和不可以发生交滑移，哪一种情形下更易塑性变形，为什么？答：发生交滑移时更易塑性变形。
因为发生交滑移可使位错绕过障碍继续滑移，故更易塑性变形。
5、当一种单晶体分别以单滑移和多系滑移发生塑性变形时，其应力应变曲线如下图，问A、B中哪一条曲线为多系滑移变形曲线，为什么？应力滑移可导致不同滑移面上的位错相遇，通过位错反应形成不动位错，或产生交割形成阻碍位错运动的割阶，从而阻碍位错滑移，因此其应力-应变曲线的加工硬化率较单滑移高。
第六节课位错运动和交互作用和实际晶体中的位错
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作用在位错上的力
材料科学基础
3、外力场中位错所受的力 由于位错的移动方向总是与位错线垂直，因此
，可理解为有一个垂直于位错线的"力"作用在 位错线上。 切应力使位错线dL移动了ds的距离，即位错 线的移动使晶体的dA面积上下两部分，沿滑移 面产生了柏氏矢量为b的滑移，所以切应力所 作的功为:
圆柱坐标表示：
用直角坐标表示：
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材料科学基础
刃型位错应力场具有以下特点： 1、同时存在正应力分量与切应力分量，而且各应力分量的大小与G和b成正比， 与r成反比，即随着与位错距离的增大，应力的绝对值减小。 2、各应力分量与z无关，表明在平行于位错线的直线上，任何一点的应力相等 。
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其中，G为切变模量，为泊松比，a为晶面间距，b为滑移方向上的原子间距。 a最大、b最小时，力最小，所以滑移面应该是晶面间距最大的最密排面，滑移 方向应是原子密排方向。
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材料科学基础
2．位错的攀移(dislocation climb)：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。 多余半原子面向上运动称为正攀移，向下运动称为负攀移。 刃型位错的攀移实际上就是多余半原子面扩大和缩小的过程，可以通过物质迁移
心区，点阵畸变严重，虎克定律不适用，位错中心区以外，位错形成的弹性应 力场可用各向同性的连续介质的弹性模型计算。
★晶体是完全弹性体，服从虎克定律； ★晶体是各向同性的； ★晶体内部由连续介质组成，晶体中没有空隙，因此晶体中的应力、应变、位 移等是连续的，可用连续函数表示。
材料科学基础必考名词解释(一)
材料科学基础必考名词解释（一）过冷：结晶只有在T0 以下的实际结晶温度下才能进行，这种现象称为过冷。
过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
光滑界面：界面的平衡结构应是只有少数几个原子位置被占据，或者极大部分原子位置都被固相原子占据，即界面基本上为完整的平面，这时界面呈光滑界面。
共晶转变：合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称为共晶转变。
共析转变：由一种固相分解得到其他两个不同固相的转变。
共析反应：是指在一定温度下，由一定成分的固相同时析出两个成分和结构完全不同的新固相的过程。
共析转变也是固态相变共格相界：如果两相界面上的所有原子均成一一对应的完全匹配关系,即界面上的原子同时处于两相晶格的结点上,为相邻两晶体所共有,这种相界就称为共格相界。
滑移线：材料在屈服时，试样表面出现的线纹称为滑移线。
滑移带：滑移线的集合构成滑移带，滑移带是由更细的滑移线所组成滑移：在外加切应力的作用下，通过位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地作少量的位移而逐步实现的。
位错滑移的特点：1) 刃型位错滑移的切应力方向与位错线垂直，而螺型位错滑移的切应力方向与位错线平行；2) 无论刃型位错还是螺型位错，位错的运动方向总是与位错线垂直的；（伯氏矢量方向代表晶体的滑移方向）3) 刃型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向一致，而螺型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向垂直；4) 位错滑移的切应力方向与柏氏矢量一致；位错滑移后，滑移面两侧晶体的相对位移与柏氏矢量一致。
5) 对螺型位错，如果在原滑移面上运动受阻时，有可能转移到与之相交的另一滑移面上继续滑移，这称为交滑移(双交滑移）滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。
回复:指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段。
位错的运动和分解
位错的运动和分解
位错的运动主要包括滑移和攀移两种基本方式，并且位错还可以发生分解。
1. 滑移：这是位错运动的主要方式之一。
当外部施加的切应力克服了位错运动所受的阻力时，位错将沿着特定的原子面（即滑移面）移动。
这种运动会导致晶体的一部分相对于另一部分滑动，从而引起塑性变形。
2. 攀移：攀移是刃型位错特有的运动方式。
在晶体内，刃型位错可以沿着垂直于滑移面的方向上进行移动。
攀移通常需要点缺陷的存在，例如空位或间隙原子，因为位错通过吸收或排放这些点缺陷来改变其位置。
3. 位错分解：在复杂的晶体结构中，全位错可以分解为不全位错。
不全位错之间的区域称为堆垛层错。
这种分解通常发生在低能层错能的材料中，并且这种分解会影响材料的力学性能。
位错的运动和分解是材料科学中非常重要的概念，它们对材料的塑性变形和力学性能有着决定性的影响。
了解位错的这些行为对于材料的设计和应用至关重要。
位错的运动知名专家讲座
位错塞积群旳一种主 要效应就是：在它旳 前端引起应力集中。
三、位错旳交割：两位错相互交割，必在对方留下一 种与本身柏氏矢量大小、方向相同旳一小段位错。
1. 扭折 若小段位错位于原位错旳 滑移面上，因为线张力旳 作用，经过滑移可使小段 位错消失。
2. 割阶 若小段位错垂直于位错
旳滑移面与原位错旳滑移 面不同，小段位错不可能 靠滑移而消失。
考虑到实际晶体中位错是弯曲 旳，在远处旳应力场可能会有 部分抵消，使位错线旳线张力 不大于直位错线，一般用Gb2/2 作为位错线张力旳估算值。位 错线张力在数量上与单位长度 旳位错能相等，但要注意两者 不同旳物理意义和不同旳量纲。
第四节 在整体中旳位错
晶体中有大量位错存在，要考虑它们之间旳相互作用 及作为群体旳位错旳特征。
3. 混合位错旳滑移
沿柏氏矢量方向对晶 体施加应力，则A、B 处为符号相反旳刃位 错，C、D处为符号相 反旳螺位错，在相同 旳外力作用下，各自 运动方向相反，故位 错环只能收缩或扩展 。一样是晶体产生一 种b大小旳宏观变形。
4. 位错滑移旳方向
三、位错旳攀移
刃型位错在垂直于滑移面方向旳运动称为攀移。这 相当于多出半原子面、位错旳滑移:外切应力作用下，位错在滑移面上旳运动，造成晶体永 久变形。
1.刃位错旳滑移： 位错滑移是在切应力作用下，经过位错中 心附近旳原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地做少许旳位 移（不大于一种原子间距）而逐渐实现旳。位错运动到哪里， 哪里就出现多出半原子面。在切应力作用下，滑移面上方每 列原子只移动了b/6，位错就移动了一种原子距离b，多出半 原子面也移动了一种原子距离在晶体表面出现一种滑移台阶， 这种滑移方式所需要旳应力比晶体作整体运动所需旳应力要 小得多。
ch2位错-2.5位错的动力学性质详解
➢ The dislocation segment responds to the force by bowing out. If the force is large enough, the critical configuration of a semicircle may be reached. This requires a maximum shear stress of tmax = Gb/R
2021/2/6 30
➢ If the shear stress is higher than Gb/R, the radius of curvature is too small to stop further bowing out. The dislocation is unstable and the following process now proceeds automatically and quickly.
Ch2 位错
2.1 位错理论的产生 2.2 位错的几何性质 2.3 位错的弹性性质 2.4 位错与晶体缺陷的相互作用 2.5 位错的动力学性质 2.6 实际晶体中的位错
2021/2/6 1
2.1 位错理论的产生
一、晶体的塑性变形方式 二、单晶体的塑性变形 三、多晶体的塑性变形 四、晶体的理论切变强度 五、位错理论的产生 六、位错的基本知识
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（二）位错的均匀形核
➢ 设在某一驱动力F作用下形成半径为R的位错圈: 形成能＝位错圈自身的能量－驱动力所作的功
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➢ 假设,在无能量涨落时，晶体中要能自发萌生位 错圈，则有τc≈μ/10 ，这是一个很高的值， 接近晶体的理论强度;
➢ 实际屈服应力τ≈μ/1000，取ε=2b，则 Rc≈500b，临界形核功Uc≈650μb3,典型金属大 约是3KeV。而热涨落的能量大约是1/40eV，故 屈服应力下均匀形核显然是不可能的；
位错运动的晶格阻力与韧脆转变的解析模型
位错运动的晶格阻力与韧脆转变的解析模型摘要：位错是晶体中最基本的缺陷之一，它的运动行为直接决定了晶体的塑性变形。
然而，晶格阻力作为位错运动的一种重要阻碍因素却难以量化。
本文针对展开探究。
起首介绍了晶格阻力的观点及其影响因素，从而构建了位错位移与晶格应变场之间的解析干系，以及晶格阻力与位错位移速率之间的阅历公式。
然后，本文介绍了韧性和脆性的观点，以及晶格阻力对韧脆转变的影响机制，提出了与晶格阻力相关的材料参数对韧性和脆性的影响规律。
最后，通过试验数据对所提出的解析模型进行验证，并谈论了晶格阻力与位错运动的参数化干系。
关键词：位错，晶格阻力，韧脆转变，材料参数，参数化干系第一章引言位错是晶体中最基本的缺陷之一，它的行为直接决定了晶体的塑性变形。
然而，位错运动受到晶格阻力的制约，这对于晶体的塑性变形和韧脆转变过程具有重要的影响和意义。
晶格阻力是位错运动的一种重要的阻碍因素，它来自于晶格的弹性应变场、位错自身的互相作用以及弹性波等。
因此，探究位错的运动机制及其对晶格阻力的响应规律，对于深化材料力学的熟识和理论应用具有重要的意义。
本文将针对进行探究。
起首，我们介绍晶格阻力的观点及其影响因素，构建位错位移与晶格应变场之间的解析干系，以及晶格阻力与位错位移速率之间的阅历公式。
然后，本文介绍了韧性和脆性的观点，以及晶格阻力对韧脆转变的影响机制，提出与晶格阻力相关的材料参数对韧性和脆性的影响规律。
最后，我们通过试验数据对所提出的解析模型进行验证，并谈论晶格阻力与位错运动的参数化干系。
第二章晶格阻力模型位错是晶体中最基本的缺陷之一，它是晶体弹性畸变能的载体。
当位错沿晶体中的特定面和线位移时，它们会引起晶格的弹性应变场，阻碍位错的运动。
因此，探究晶格阻力对位错运动的影响分外重要。
2.1 晶格阻力的观点和特征晶格阻力指的是晶格对于运动中位错的弹性阻碍力，它是位错在晶体中挪动和增殖的主要限制因素。
晶格阻力的大小受到多种因素的影响，包括位错的晶格方向、运动速率、弹性应变场、晶体温度等。
第三节在位错上的力及位错的运动作用在
Wem
Wee
Wes
Gb2 sin2 4 (1 )
ln
R r0
Gb2 cos2 4
ln
R r0
Gb2
4k
ln
R r0
式中
k
1
1
cos2
，其值约为0.75 ～ 1。
小结：
单位长度位错的能量与其柏氏矢量的模的平 方成正比，即：
We=αGb2， α是与位错类型有关的系数，约为0.5～1。 故柏氏矢量b越小的位错，其能量越低，在 晶体中越稳定。 一般，r0≈b≈2.5×10-10m，R=10-6m，若取 G=40GN/m2，则
刃型位错滑移时原子的移动
在相同的切应力作用下，负刃位错的移动方向 与正刃位错相反。但造成的晶体滑移的结果相同。
刃型位错线的移动：
滑移方向：垂直于位错线，但平行于b； 滑移面：位错线与b构成的平面，是一个确定的
平面。 滑移结果：产生一个宽度为b的台阶。
2）螺型位错的滑移
原子的移动： ：为滑移面以上原子。 ：为滑移面以下原子。
区域的滑移量为b，则滑移消耗的功为：W1=τLdsb 力F使位错线移动ds所做的功为 ：W2=Fds ∵W1=W2，即：Fds=τLdsb 故有 F=τLb 作用于单位长度位错线的力则为： f =τb 此式表明： f 的大小 与τ和b 成正比。 同一位错线上各点b相同，只要切应力均匀地作用在晶体
上，则位错线上各处 f 力的大小也相同。
We≈2.5nJ/m。
三、位错的线张力
长度为L的位错，其应变能为 W=We ·L ，W∝L。 若位错线弯曲，能量将增高。
为了降低能量，位错线有由曲变直，由长变短的自发倾向，
它是位错的一种弹性性质，相似于液体的表面张力，称为位错 的线张力，以单位长度位错线的能量表示。
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2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、久不会退去的余香。
作用在位错上的力及位错的运动 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
材料科学基础-§3-3 位错的运动
二. 螺型位错的应力场
如图，在圆柱体中心挖去r0圆柱形中心区后，然后沿XOZ 面切开，并沿Z轴滑移一个柏氏矢量b，再把两个面粘结。
应变为： Z Z
b 2r
Gb 2r
应力为： Z Z G Z
rr zz r rz 0
τ
F F
τ
τ
τ
Fd b
二. 位错的运动
刃型位错的运动
滑 移 攀 移
位错的运动 滑 移 螺型位错的运动 交滑移 位错在滑移面上受到垂至于位错线的作用力，当此力 足够大，足以克服运动阻力时，位错便可以沿着作用力方 向移动，这种沿着滑移面移动的位错运动称为滑移。 刃型位错的位错线还可以沿着垂直于滑移面的方向移 动，刃型位错的这种运动称为攀移。
zz v( xx yy )
xz zx yz zy 0
xy yx D
x( x 2 y 2 ) (x2 y 2 )2
其中： D Gb / 2 (1 )
刃位错周围应力场的特点： 1）应力的大小与r呈反比，与G、b呈正比。 2）有正、切应力，同一地点 |σxx|>|σyy|，σyy较复杂，不作 重点考虑。 3）y>0, σxx<0，为压应力 y<0, σxx>0，为拉应力 y=0, σxx=σyy=0，只有切 应力。
y=±x，只有σxx、σzz 。
四. 位错的弹性应变能 位错的存在引起点阵畸变，导致能量增高，此增量称 为位错的应变能，包括位错核心能与弹性应变能。其中弹 性应变能约占总能量90%。 由弹性理论可知：弹性体变形时，单位体积内的应变 能等于应力乘以其相应的应变的二分之一。 ☺对于螺型位错，单位长度螺旋位错的弹性应变能为：
3.晶体中的位错的运动
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材料科学与工程基础
派纳力
位错的运动
1）通过位错滑动而使晶体滑移，τp较小
一 般 a≈b ， v约 为 0.3 ， 则 τp 为 （ 10-3~10-4 ） G ， 仅为 理想 晶体的 1/100~1/1000
位错环的运动方向是沿法线方向向外扩展
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例题
已知位错环ABCDA的柏氏矢量为b，外应力 为τ和σ，如图所示
求： ⑴位错环的各边分别是什么位错？ ⑵如何局部滑移才能得到这个位错环？ ⑶在足够大的剪应力τ作用下，位错环将如何
通常把半原子面向上移动称为正攀移，半原子面向下移动称为负攀移
攀移是通过原子的扩散来实现的
空位反向扩散至半原子面的边缘形成割阶
随着空位反向扩散的继续，当原始位错线被空位全部占据时，原始位错 线向上移动了一个原子间距，即刃型位错发生正攀移 原子扩散至刃型位错半原子面的下方，使整条位错线下移了一个原子间 距，位错发生负攀移
⑵设想在完整晶体中有一个贯穿晶体 的上、下表面的正四棱柱，它和滑 移面MNPQ交于ABCDA。现让 ABCDA上部的柱体相对于下部的 柱体滑移b，柱体外的各部分晶体 均不滑移。这样，ABCDA就是在 滑移面上已滑移区（环内）和未滑 移区（环外）的边界，因而是一个 位错环
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位错的运动
位错线的滑移
• 切应力作用下，位错线沿着位错线与柏氏矢量确定的唯一 平面滑移
位错滑移阻力参数
位错滑移阻力参数位错滑移阻力参数是材料科学中的一个重要概念，它描述了晶体中位错的移动阻力。
位错是晶体中的一种缺陷，它是晶体中原子排列的不连续性。
位错的移动是晶体塑性变形的基础，而位错滑移阻力参数则决定了晶体的塑性行为。
位错滑移阻力参数受到多种因素的影响，包括晶体的晶格结构、原子之间的键合强度、位错的类型和密度等。
下面将针对这些因素进行详细的讨论。
晶体的晶格结构对位错滑移阻力参数有重要影响。
晶体可以分为不同的晶系，如立方晶系、正交晶系等。
不同晶系的晶体具有不同的晶格结构，这会影响位错的移动方式和难易程度。
例如，在立方晶系中，位错可以沿着多个滑移系统移动，因此滑移阻力较小。
而在正交晶系中，位错只能沿着少数几个滑移系统移动，因此滑移阻力较大。
原子之间的键合强度也会影响位错滑移阻力参数。
原子之间的键合可以分为离子键、共价键和金属键等不同类型。
不同类型的键合强度不同，从而影响了位错的滑移阻力。
一般来说，离子键和共价键的键合强度较大，位错滑移阻力较大；而金属键的键合强度较小，位错滑移阻力较小。
位错的类型和密度也会对滑移阻力参数产生影响。
位错可以分为直线位错、螺旋位错和混合位错等不同类型。
不同类型的位错具有不同的移动方式和滑移阻力。
例如，直线位错是沿着直线方向滑移的，滑移阻力较小；而螺旋位错是沿着螺旋线方向滑移的，滑移阻力较大。
总结起来，位错滑移阻力参数受到晶格结构、原子键合强度、位错类型和密度等多种因素的影响。
了解和控制这些参数对于理解和调控材料的塑性行为具有重要意义。
对于工程应用来说，通过调整这些参数，可以改变材料的塑性行为，提高材料的强度和延展性，从而满足不同的工程需求。
因此，位错滑移阻力参数的研究对于材料科学的发展和工程应用具有重要意义。
位错和滑移的关系
位错和滑移的关系位错和滑移是固体物理学中的两个重要概念，它们在材料科学研究和工程应用中具有重要的意义。
本文将从位错和滑移的定义、关系以及应用等方面进行探讨。
我们来了解一下位错和滑移的概念。
位错是固体中晶格中的一种缺陷，是原子排列出现偏移或错位的情况。
它是由于晶体生长、应变等原因引起的。
位错可以分为边位错和螺旋位错两种类型。
边位错是晶格平面上原子排列的偏移，而螺旋位错则是晶格轴线上原子排列的扭转。
滑移是指晶体中原子的位移和重新排列现象。
当外力作用于晶体时，位错可以在晶体中滑动，从而引起晶体的塑性变形。
滑移是材料的塑性变形的基本机制之一，它使晶体内部的原子重新排列，从而改变了晶体的形状和结构。
位错和滑移之间存在着密切的关系。
位错是滑移发生的基础，滑移是位错运动的结果。
当外力作用于晶体时，位错会沿着滑移面和滑移方向移动，从而引起晶体的塑性变形。
滑移方向是指位错的运动方向，滑移面是指位错沿着的晶体面。
位错的滑移运动会引起晶体内部的原子重新排列，从而使晶体发生形变。
位错和滑移在材料科学研究和工程应用中有着广泛的应用。
首先，位错和滑移对材料的力学性能有着重要影响。
位错可以增加材料的塑性，使材料具有良好的延展性和韧性。
滑移可以改变晶体的形状和结构，从而使材料具有更好的强度和硬度。
位错和滑移对材料的热处理和合金设计也具有重要意义。
通过控制位错的运动和滑移，可以改变材料的晶粒尺寸和晶界特性，从而调节材料的力学性能和热稳定性。
在合金设计中，位错和滑移对合金的相变和相互作用也起着重要的作用，可以改善合金的性能和工艺性能。
位错和滑移还在材料的缺陷工程和纳米材料研究中有着重要的应用。
通过引入位错和控制滑移，可以改变材料的缺陷类型和密度，从而调节材料的电子、光学和磁学性能。
在纳米材料研究中，位错和滑移对纳米晶体的生长、形貌和稳定性也具有重要影响，可以控制纳米材料的尺寸和形态。
位错和滑移是固体物理学中的重要概念，它们在材料科学研究和工程应用中具有广泛的应用。
关于对位错几个问题的理解
关于对位错几个问题的理解首先我谈一下关于位错之间的交互作用。
首先我所说的前三个相互作用（平行刃型、平行螺型、螺型与刃型）所讲的两位错位于同一滑移面，而交割所讲的位错处于不同的滑移面。
通过两个总结{A、关于位于同一滑移面的两位错之间的相互作用用可归纳为：（1）若两条位错线的柏氏矢量b1和b2间夹角呈锐角时，相互排斥。
（2）若两条位错线的柏氏矢量b1和b2间夹角呈钝角时，相互吸引。
（3）若两条位错线的柏氏矢量b1和b2间夹角呈直角时，作用力为零。
（4）两混合位错处于空间交叉位错时，相互作用力的计算可利用Peach-Koehler公式计算（参考相关书籍），也可以将混合位错进行螺型刃型分解再求解。
B、关于位错交截的情况我们可归纳为：（1）位错交截后产生“扭折”或“割阶”。
（2）带有“扭折”或“割阶”的位错。
其柏氏矢量与携带它们的位错相同。
（3）“扭折”可以是刃型、亦可是“螺型”，可随位错线一道运动，几乎不产生阻力，且它可因位错线张力而消失。
（4）“割阶”都是刃型位错，有滑移割阶和攀移割阶，割阶不会因位错线张力而消失。
}我们可以大致理解位错间的相互作用。
而综合来说众多位错之间既有吸引又有排斥，在某些位错段上互相吸引，而另一些位错段间又相互排斥，交互作用的结果都使体系处于较低的能量状态，或者说位错处于低能的排列状态。
这就是我对该课题的理解。
下面我谈一下我对其他几个课题的理解。
首先先谈一下关于螺型与刃型位错的判定:首先他们都是线缺陷的一种。
而他们存在不同：（1）刃型位错具有一个额外的半原子面，而螺型位错无；（2）刃型位错必须与滑移方向垂直，也垂直与滑移矢量；而螺型位错线与滑移矢量平行，且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直。
（3）刃型位错的滑移线不一定是直线，可以是折线或曲线；而螺位错的滑移线一定是直线。
（4）刃位错的滑移面只有一个，其不能在其他面上进行滑移；而螺位错的滑移面不是唯一的。
（5）刃位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变；而螺位错只有切应变而无正应变。
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ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｓ ｔ ｉ ｌ ｌ ｍｏ ｖ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｗａ ｙ ｓ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｋ ｉ ｎ ｋ ｉ ｎ ｇ，ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｗｉ ｌ ｌ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｙ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｕ ｐ ｌ ｉ ｆ ｔ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈ ｅ ａ ｔ ｆ ｌ ｕ ｃ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，Ｓ Ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ
ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｍｏ ｖ ｅ ｍｏ ｒ ｅ ｅ ａ ｓ ｉ ｌ ｙ ．
ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ：ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ：Ｐ ｅ ｉ ｅ ｒ ｌ ｓ —Ｎ ａ ｂ ａ ｒ ｒ ｏ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ：ｓ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ
（ 昆明冶 金研 究 院 ，云南
摘
昆明Biblioteka ６ ５ ０ ０ ３ １ ）
要 ：对 位 错 在 点 阵 周 期 场 中 运 动 时需 要 克 服 的 阻力 ，以及 影 响阻 力 大 小 的 因 素 作 了辨 析 和讨 论 。 含 有 位
错 的 晶体 变 形 ，确 定 无 疑 是 位 错 在 外 力 场作 用 下 滑移 运 动 的宏 观 结 果 。
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｄｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｌ ｉ ｐ ｐ ｉ ｎ ｇ ａ ｎｄ Ｍ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ
Ｆ ＡＮＧ Ｓ ｈ ｕ— ｍｉ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｊ ｉ ｅ ，Ｊ Ｉ ｈ ａ ｎ － ｒ ｏ ｎ ｇ
ｊ ｕ ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｎ ｅ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ．Ｅ ｖ ｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｕ ｇ ｈ ｏ ｕ ｔ ｓ ｉ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ Ｐ ｅ ｉ ｅ ｒ ｌ ｓ —Ｎ ａ ｂ ａ ｒ ｒ ｏ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ，
对位错在完整 晶体 中运动分 析表 明 ，派 一纳力对 温度 十分敏感 。一定 温度下 ，位 错并非 仅处 于某一 势能水 平 。即使外力应力小于派纳力 ，位错 也可以通 过扭折侧 向运动 ，且 由于热起 伏造成 的能量隆起 ，进 而侧 向扩展 ， 使位错更容易运动 。
关键 词 ：位 错 ；派 一纳 力 ；滑 移 运 动 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｇ １ １ １ ． ２ 文献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ ０ ６ － ０ ３ ０ ８（ ２ ０ １ ３ ）０ ５ － － ０ ０ ６ ６ ０６ －
２ ０ １ ３年 ｌ Ｏ月 第４ ２卷 第 ５期 （ 总第 ２ ４ ２期 ）
云 南 冶 金
ＹＵＮＮＡＮ ＭＥ ＴＡＬ ＬＵＲＧＹ
０ｃ ｔ ．２ ０ ｌ ３
Ｖ ｏ １ ． ４ ２ ．Ｎ ｏ ． ５（ Ｓ ｕ ｍ ２ ４ ２）
位错 滑 移 运 动 与 运 动 阻力 辨 析
方树 铭 ，刘 捷 ，计 汉 容
Ｔｈ ｅ ｍｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｐ ｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ ｃ ｒ ｙ ｓ ｔ ａ ｌ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ Ｐ ｅ ｉ ｅ ｒ ｌ ｓ—Ｎａ ｂ ａ ｒ ｒ ｏ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｉ ｓ ｖ ｅ ｙ ｒ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｔ ｏ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ
（ Ｋ ｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｋ ｕ ｎ ｍ ｉ ｎ ｇ ，Ｙ ｕ ｎ ｎ ａ ｎ ６ ５ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ：Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｄ ｉ ｓ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍ ｅ ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｉ ｔ ｍ ｏ ｖ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｔ ｔ ｉ ｃ ｅ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ ｉ ｃ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ． ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ａ ｃ ．