材料科学基础-§3-6 位错的增殖

不全位错：层错的边界就 是不全位错。 肖克莱（Shockley）不全 位错：如图，为fcc晶体的 （1 11）面，使C层以上原 子相对于B层作滑移，使 C→A→B→ A→B ，此时 滑移是局部的，即滑移中 止在晶体内部，这样就在 局部地区形成层错。其与 完整晶体的交界区域即为 Shockley不全位错。
1 a 2023 6
1 a 1123 3 1 a 10 1 0 3
c 0001
1 c 0001 2
二. 位错反应 位错除相互作用外，还可能发生分解或合成，即位错反 应。位错反应有两个条件。 1）几何条件：反应前各位错柏氏矢量之和应等于反应后各 之和。 即： Σb前=Σb后 2）能量条件：反应过程是能量降低的过程。 ∵ E∝b2 ∴ Σb2前≥Σb2后 1953年汤普森（N. Thompson）引入参考四面体和一套 标记来描述fcc金属中位错反应，将四面体以ΔABC为底展开， 各个线段的点阵矢量，即为汤普森记号，它把fcc金属中重要 滑移面、滑移方向、柏氏矢量简单而清晰地表示出来。

三. 扩展位错 两个不完全位错夹住一片层错的组态称为扩展位错。
面心立方晶体的滑移
如：
1 1 1 a 1 10 a 1 2 1 a 211 2 6 6



1 a 1 10 2
1 a 121 6

1 a 211 6



三. 其他晶体中的位错
+ -
+ +
+
+
+
-
双交滑移增殖机制
双交滑移→F-R源
二. 位错的塞积
位错滑移时，遇到障碍物（晶界、第二相等）就 会形成塞积群。此时，外加切应力与位错之间的排斥 力达到平衡。
k 0 L N Gb
螺位错：k=1 刃位错：k=1-ν
障碍物受力：
N 0
不锈钢中晶界前塞积的位错
三. 位错的交割
不同滑移面上运动的位错相遇时就可能发生互相 切割现象，称为位错的交割，分别形成割阶（不同滑 移面）和扭折（同一滑移面）。
1 1 1 a112 a 11 1 a110 6 3 2

两个全位错合并成一个另一类型的全位错。
1 1 1 a011 a 10 1 a110 2 2 2

两个位错合并成另外两个位错，如bcc。
1 1 a100 a010 a111 a 11 1 2 2
§3-6 位错的增殖、塞积与交割
晶体通过位错的滑 移产生塑性变形，但塑 性变形以后，位错的数 量不但没有减少，反而 增加了。这些都与位错 的增殖、塞积、交割有 关。
一. 位错的增殖
弗兰克（Frank,F.C.）-瑞德（Read,W.T.）增殖机制
甲苯胺中的位错
Si 单晶中的F-R源，位 错线以Cu沉淀缀饰后， 以红外显微镜观察。
汤普森（N. Thompson）四面体
一个位错分解成两个或多个具有不同柏氏矢量的位错， 如fcc：一个全位错分解成两个肖克莱不全位错。
1 1 1 a110 a211 a 12 1 2 6 6

两个或多个具有不同柏氏矢量的不全位错合并成一个全 位错，如fcc：一个肖克莱和一个弗兰克不全位错合并成一 个全位错。
（3） b 不等于单位点阵矢量或其整数倍的为“不全位错”
或称“部分位错” 。
一. 全位错和不全位错
以面心立方晶体为例：
1 11 面是ABCABCABC堆垛。
1 11晶面
A C
1 110 2
1 11 晶面上C层相对于A层沿 110晶向滑移
1 110 ， 2
晶体结构不变，但在已滑移区和未滑移区之间形成全位 错 b 1 2 110 。
+
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+ + Na+ Cl-
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Thanks
弗兰克（Frank）不全位错：在fcc晶体中插入或抽走一层( 1 11) 面，就会形成堆垛层错。若插入或抽走的只是一部分，层错与 完整晶体边界即所谓“Frank位错”。插入型弗兰克不全位错叫 正弗兰克不全位错，抽出型叫负弗兰克不全位错。
典型金属晶体中的全位错和不全位错
晶体结构 体心立方 不全位错 全位错 位错类型 全位错
1 a 111 3
柏氏矢量
1 a 1பைடு நூலகம்1 2
1 a 111 6
a 100
1 a 110 8 1 a 112 3
1 a 110 2
1 a 112 6 1 a 110 6 1 a 111 3 1 a 103 6
a 100
1 a 100 3 1 a 110 3
面心立方
不全位错 全位错 密排六方 不全位错
1 a 1120 3
两刃型位错交割产生割阶。
两刃型位错交 割产生扭折。
刃型位错和螺 型位错交割产生 割阶。
螺型位错和螺型位错交割产生割阶。
§3-7 实际晶体中的位错
在简单立方结构中的位错，其 b 总是等于点阵矢量。实
际晶体中根据柏氏矢量的不同，可把位错分为以下几种形式； （1） b 等于单位点阵矢量的称为“单位位错”。 （2） b等于单位点阵矢量的整数倍的为“全位错”。