9实际晶体讲义中位错的行为
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（111）
B’
C’
(c) C，B处分别是右左螺 型位错;
(d) 异号螺位错相遇抵消， 产生一个位错环。
左螺位错
右螺位错
（3）由空位聚集形成
• 在高温时，晶体中的空位浓度很高，有聚 集成片以降低组台能的趋势，晶体中空位 片足够大时两边晶体塌陷下来，在周围形 成位错环。
• 面心立方晶体中，空位常在{111}晶面上聚 集成片。该位错环是刃型位错。
9实际晶体中位错的行为
精品jin
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶 基本概念
林位错：穿过某一晶面的若干位错，称为这个晶面的林位错。 位错的交割（或交截）：两个位错交叉通过的行为。
位错相互交割后，将使位错产生弯折，生成位错折线，这种折 线有两种：
割阶：垂直滑移面的折线，在位错运动中不消失。 扭折：在滑移面上的折线，在位错运动中能消失。
➢螺型位错：割阶只能攀移，不能滑移，阻 力大，甚至可钉扎位错。
1. 带小割阶的位错运动
小割阶大小为1~2个原子间距。 （a）位错变长，运动阻力增加； （b）小割阶不动，位错沿着滑移面 运动； （c）外力足够大，割阶攀移，后面 留下空位或间隙原子。 刃型位错正攀移留下间隙原子；负 攀移留下空位。
左螺位错
3. 带大割阶的位错运动
割阶大小为20~30个原子间距，称为 大割阶。
钉扎作用显著，割阶以外的位错相 距极远，其间的应力场交互作用甚 小，各自在S1、S2上滑动。
10 位错的增殖与萌生
10.1 位错的形成
在晶体形成过程中会产生大量，有如下三种途径： （1）在凝固过程中形成 （2）由晶体在冷却时形成的局部内应力所造成 （3）由空位聚集形成
10 位错的增殖与萌生
10.2 位错的增殖
ຫໍສະໝຸດ Baidu
受力分析
（1）弗兰克-瑞德增殖机理
以正刃型位错AB为例： • 位错受力大小：F=tb • 位错受力方向：垂直位错 • 各点受力相同，各点线速度相同，离A、B越近，角速度大，形成点弯
曲。
位错线上各点性质不同：
• 2、4 负刃位错 • 6正刃位错 • 1、5右螺型位错 • 3、7左螺型位错
（1）在凝固过程中形成 • 树枝状晶体生长相遇后发生碰撞； • 液体流动时对晶体的冲击，使晶体表面发
生错排形成大台阶；
• 浓度起伏造成点阵常数的偏差； • 结晶前沿障碍物造成不同部分的位相差。
（2）由晶体在冷却时形成的局部内应力所造成
半径R的夹杂物对基体产生压力，在[110]方向 产生分切应力，应力足够大时，产生一小段位 错CAB，其柏氏矢量为1/2[110]。
如何判断扭折是否是割阶？
• 判据：交割后折线段的滑移面是否与原位错的滑移面重合， 若重合则可在位错运动中消失，扭折； 若不重合则叫割阶。
割阶按是否可以随原位错一起滑动又分为可动割阶和不 可动割阶。
• 折线段的滑移面是交割后的折线段与其柏氏矢量构成的平
面。
9 实际晶体中位错的行为
几种典型的位错交割
• AB位错线段是一个位错的增值机构,在外力作用 下能源源不断地产生位错环。
t
t
符合上述增殖原理的增殖机制，叫弗兰克-瑞德位 错源，简称F-R源，又叫U型平面位错源。
P118 实际的例子。
单边F-R源机制
单边F-R源机制，也叫L平面源
AB是在滑移面上可动位错，BC不动位错，B点被固定。
外力作用下，AB开始滑移，AB绕B转动，不断向外扩展，向外 扩展的旋转线，扫过滑移面一遍，相当于一个位错扫除晶体，发 生柏氏矢量b的滑移。
基本概念
（5）刃型位错与刃型林位错的交割
AB与CD交割后: OO ’=b1 ; bOO ’=b2 ;
小结
➢刃型位错：被交割后必产生扭折或可动割 阶。 ➢螺型位错：被交割后产生的割阶必为刃型 位错且为不动割阶。
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶 带割阶的位错运动
➢刃型位错：被交割后形成割阶的可滑移方 向与原位错的滑移方向一致，因而是可动 割阶，但由于位错线变长，且割阶的可滑 移方向未必是易滑移方向，位错运动的阻 力增加。
t t
双交滑移平面源
单边F-R源机制，也叫L平面源
AB是在滑移面上可动位错，BC不动位错，B点被固定。
（111）
（2）位错源的开动受力分析
➢折线段O2O2’=|b1|， O2O2’与其柏氏矢量b2同向，是螺型位错，滑移面与CD相
同，所以O2O2’是扭折，可消失 ；
➢同理O1O1’也是扭折.
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶
（3）刃型位错与螺型位错的交截
➢柏氏矢量为b1的刃型 位错AB，与螺型位错 CD交割后，分别形成割 阶O1O 1’与O2O2’ ;
➢O1O 1’与b1垂直，为刃 型位错，滑移方向与原 位错相同，故为可动割 阶；
➢O2O2’ 在螺型位错的滑 移面上，螺位错运动时 可被拉直，是扭折.
基本概念
（4）两螺型位错的交割
柏氏矢量相互垂直的两螺型位错 ➢CD被AB交割后形成割阶OO’，为刃型位错，滑移面为OO’ 与b2构成的平面S3，只能随着CD攀移，难以运动； ➢AB被CD交割情况同上。
9 位错的交割与割阶
9.3 带割阶的位错运动
1. 带小割阶的位错运动
比尔弼法则 1.根据螺位错类型选择左右手; 2.手臂指向为刃位错线方向; 3.拇指指向柏氏矢量方向,则手掌所在面必为 刃位错滑移面; 4.手背朝向多余半原子面.
2. 带位错偶极的位错运动
割阶大小为几个到20个原子间距。
OO’和PP’符号相反的刃型位错称为 位错偶极。
(1) 柏氏矢量相互垂直的两刃型位错的交割
AB与CD交割，产生 折线段OO’，其柏氏 矢量同于b2，是型刃 位错，长度为|b1|
b2与b1和AB的滑移 面S1法线垂直，故 AB被CD切割后，不 会发生扭折。
基本概念 刃
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶
几种典型的位错交割 （2）柏氏矢量平行的两刃型位错的交割(b1=-b2)
➢PP’=|b1|，PP’与其柏氏矢量b2同向，是螺型位错，滑移面与AB相同，所以 PP’是扭折，可消失 ； ➢QQ’=|b2|，与PP’相同，可消失.
模型。
S1
v
S1
基本概念 刃
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶
几种典型的位错交割 （2）柏氏矢量平行的两刃型位错的交割（b1=b2）
B’
C’
(c) C，B处分别是右左螺 型位错;
(d) 异号螺位错相遇抵消， 产生一个位错环。
左螺位错
右螺位错
（3）由空位聚集形成
• 在高温时，晶体中的空位浓度很高，有聚 集成片以降低组台能的趋势，晶体中空位 片足够大时两边晶体塌陷下来，在周围形 成位错环。
• 面心立方晶体中，空位常在{111}晶面上聚 集成片。该位错环是刃型位错。
9实际晶体中位错的行为
精品jin
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶 基本概念
林位错：穿过某一晶面的若干位错，称为这个晶面的林位错。 位错的交割（或交截）：两个位错交叉通过的行为。
位错相互交割后，将使位错产生弯折，生成位错折线，这种折 线有两种：
割阶：垂直滑移面的折线，在位错运动中不消失。 扭折：在滑移面上的折线，在位错运动中能消失。
➢螺型位错：割阶只能攀移，不能滑移，阻 力大，甚至可钉扎位错。
1. 带小割阶的位错运动
小割阶大小为1~2个原子间距。 （a）位错变长，运动阻力增加； （b）小割阶不动，位错沿着滑移面 运动； （c）外力足够大，割阶攀移，后面 留下空位或间隙原子。 刃型位错正攀移留下间隙原子；负 攀移留下空位。
左螺位错
3. 带大割阶的位错运动
割阶大小为20~30个原子间距，称为 大割阶。
钉扎作用显著，割阶以外的位错相 距极远，其间的应力场交互作用甚 小，各自在S1、S2上滑动。
10 位错的增殖与萌生
10.1 位错的形成
在晶体形成过程中会产生大量，有如下三种途径： （1）在凝固过程中形成 （2）由晶体在冷却时形成的局部内应力所造成 （3）由空位聚集形成
10 位错的增殖与萌生
10.2 位错的增殖
ຫໍສະໝຸດ Baidu
受力分析
（1）弗兰克-瑞德增殖机理
以正刃型位错AB为例： • 位错受力大小：F=tb • 位错受力方向：垂直位错 • 各点受力相同，各点线速度相同，离A、B越近，角速度大，形成点弯
曲。
位错线上各点性质不同：
• 2、4 负刃位错 • 6正刃位错 • 1、5右螺型位错 • 3、7左螺型位错
（1）在凝固过程中形成 • 树枝状晶体生长相遇后发生碰撞； • 液体流动时对晶体的冲击，使晶体表面发
生错排形成大台阶；
• 浓度起伏造成点阵常数的偏差； • 结晶前沿障碍物造成不同部分的位相差。
（2）由晶体在冷却时形成的局部内应力所造成
半径R的夹杂物对基体产生压力，在[110]方向 产生分切应力，应力足够大时，产生一小段位 错CAB，其柏氏矢量为1/2[110]。
如何判断扭折是否是割阶？
• 判据：交割后折线段的滑移面是否与原位错的滑移面重合， 若重合则可在位错运动中消失，扭折； 若不重合则叫割阶。
割阶按是否可以随原位错一起滑动又分为可动割阶和不 可动割阶。
• 折线段的滑移面是交割后的折线段与其柏氏矢量构成的平
面。
9 实际晶体中位错的行为
几种典型的位错交割
• AB位错线段是一个位错的增值机构,在外力作用 下能源源不断地产生位错环。
t
t
符合上述增殖原理的增殖机制，叫弗兰克-瑞德位 错源，简称F-R源，又叫U型平面位错源。
P118 实际的例子。
单边F-R源机制
单边F-R源机制，也叫L平面源
AB是在滑移面上可动位错，BC不动位错，B点被固定。
外力作用下，AB开始滑移，AB绕B转动，不断向外扩展，向外 扩展的旋转线，扫过滑移面一遍，相当于一个位错扫除晶体，发 生柏氏矢量b的滑移。
基本概念
（5）刃型位错与刃型林位错的交割
AB与CD交割后: OO ’=b1 ; bOO ’=b2 ;
小结
➢刃型位错：被交割后必产生扭折或可动割 阶。 ➢螺型位错：被交割后产生的割阶必为刃型 位错且为不动割阶。
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶 带割阶的位错运动
➢刃型位错：被交割后形成割阶的可滑移方 向与原位错的滑移方向一致，因而是可动 割阶，但由于位错线变长，且割阶的可滑 移方向未必是易滑移方向，位错运动的阻 力增加。
t t
双交滑移平面源
单边F-R源机制，也叫L平面源
AB是在滑移面上可动位错，BC不动位错，B点被固定。
（111）
（2）位错源的开动受力分析
➢折线段O2O2’=|b1|， O2O2’与其柏氏矢量b2同向，是螺型位错，滑移面与CD相
同，所以O2O2’是扭折，可消失 ；
➢同理O1O1’也是扭折.
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶
（3）刃型位错与螺型位错的交截
➢柏氏矢量为b1的刃型 位错AB，与螺型位错 CD交割后，分别形成割 阶O1O 1’与O2O2’ ;
➢O1O 1’与b1垂直，为刃 型位错，滑移方向与原 位错相同，故为可动割 阶；
➢O2O2’ 在螺型位错的滑 移面上，螺位错运动时 可被拉直，是扭折.
基本概念
（4）两螺型位错的交割
柏氏矢量相互垂直的两螺型位错 ➢CD被AB交割后形成割阶OO’，为刃型位错，滑移面为OO’ 与b2构成的平面S3，只能随着CD攀移，难以运动； ➢AB被CD交割情况同上。
9 位错的交割与割阶
9.3 带割阶的位错运动
1. 带小割阶的位错运动
比尔弼法则 1.根据螺位错类型选择左右手; 2.手臂指向为刃位错线方向; 3.拇指指向柏氏矢量方向,则手掌所在面必为 刃位错滑移面; 4.手背朝向多余半原子面.
2. 带位错偶极的位错运动
割阶大小为几个到20个原子间距。
OO’和PP’符号相反的刃型位错称为 位错偶极。
(1) 柏氏矢量相互垂直的两刃型位错的交割
AB与CD交割，产生 折线段OO’，其柏氏 矢量同于b2，是型刃 位错，长度为|b1|
b2与b1和AB的滑移 面S1法线垂直，故 AB被CD切割后，不 会发生扭折。
基本概念 刃
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶
几种典型的位错交割 （2）柏氏矢量平行的两刃型位错的交割(b1=-b2)
➢PP’=|b1|，PP’与其柏氏矢量b2同向，是螺型位错，滑移面与AB相同，所以 PP’是扭折，可消失 ； ➢QQ’=|b2|，与PP’相同，可消失.
模型。
S1
v
S1
基本概念 刃
9 实际晶体中位错的行为
9.2 位错的弯折与割阶
几种典型的位错交割 （2）柏氏矢量平行的两刃型位错的交割（b1=b2）