2.位错类型及柏氏矢量

（1）是由一个多余半原子平面所形成的线缺陷，位错宽度2~5个原子 间距，位错是一管道
（2）位错滑移矢量b垂直于位错线，位错线和滑移矢量构成滑移的唯一平 面即滑移面
（3）位错线不一定是直线，形状可以是直线，折线和曲线，位错环
（4）晶体中产生刃型位错时，其周围点阵产生弹性畸变，既有正应变，又有切 应变，使晶体处于受力状态，就正刃型位错而言，滑移面上方原子受到压应力， 下方原子受到拉应力。负刃型位错则刚好相反
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位错类型，柏氏矢量
2.2.2 螺型位错
假定在一块简单立方晶体中
• 沿某一晶面切一刀缝，贯穿于晶 体右侧至BC处
• 在晶体的右侧上部施加一切应力τ， 使右端上下两部分晶体相对滑移 一个原子间距
• BC线左边晶体未发生滑移，出现 已滑移区与未滑移区的边界BC
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位错类型，柏氏矢量
位错的基本类型及特征
工程材料理论切变强度与实际强度相差100～1000倍
晶体中位错的基本类型 1.刃型位错 2.螺型位错 3.混合位错
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刃型位错
位错类型，柏氏矢量
• 可以想像为晶体内有一原子平面中断于晶体内部，这个原子平面中断 处的边沿及其周围区域是一个刃型位错
位错类型，柏氏矢量
刃型位错线周围的弹性畸变
• 位错线长度有数百个到数万个原子间距，与位错长度相比， 位错宽度非常小，所以把位错看作是线缺陷
刃位错周围原子不同程度地偏离平衡位置，使周围点阵发生 弹性畸变
正刃型位错：晶面上部原子拥挤，受压应力，晶面下部原子受拉应力 • 点阵畸变是对称的，位错中心受到畸变度最大，离开位错中心畸变
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位错类型，柏氏矢量
螺型位错（Screw dislocation）
• 右侧晶体上下两部分发生晶格扭动 • 从俯视角度看，在滑移区上下两层原子发生了错动，晶体点阵畸变最严
重的区域内的两层原子平面变成螺旋面 • 畸变区的尺寸与长度相比小得多，在畸变区范围内称为螺型位错 • 已滑移区和未滑移区的交线BC则称之为螺型位错线
• 中断处的边沿犹如在晶体中插入一把刀刃，故称之为“刃型位错”， 在刃口处的原子列定义为“刃型位错线”
正刃型：位错半原子面位于某晶面的上半部位置的称为，记号“⊥”表 示负刃型：位错半原子面位于某晶面下半部的称为，以“T”表示
含有刃型位错的晶体结构示意图
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位错类型，柏氏矢量
晶体中的纯刃型位错环
从滑移这个角度来看，可以把位错定义为晶体中已滑移区域 和未滑移区域的边界
晶体中的位错作为滑移区的边界，就不可能中断于晶体内部， 它们或者中止于表面，或者中止于晶界和相界，或者与其它 位错线相交，或者自行在晶体内形成一个封闭环
程度减小
• 一般把点阵畸变程度大于正常原子间距1/4的区域宽度定义为位错宽 度，约为2~5个原子间距
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位错形成
位错类型，柏氏矢量
• 可能是在晶体形成过程（凝固或冷却）中产生的
• 晶体在塑性变形时也会产生大量的刃型位错
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螺位错可以有无穷个滑移面 实际上滑移通常是在原子密排面上进行，故滑移面有限
4）螺位错周围的点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错 线的切应变，无正应变（在垂直于位错线的平面投影上， 看不出缺陷）
5）位错线的移动方向与晶块滑移方向、应力矢量互相垂直
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2.2.3 混合位错
位错类型，柏氏矢量
晶体局部滑移形成刃型位错
τ
τ
受切应力作用原源自文库面移动
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位错类型，柏氏矢量
晶体局部滑移形成刃型位错
τ
τ
受切应力作用原子面移动
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位错类型，柏氏矢量
晶体局部滑移形成刃型位错
τ
τ
出现多余半原子面，表面形成台阶
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位错类型，柏氏矢量
Screw dislocation
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螺型位错分类
位错类型，柏氏矢量
按照螺旋面前进的方向与螺旋面旋转方向的关系分
• 左螺型位错
• 右螺型位错
• 符合右手定则（右手拇指代表螺旋面前进方向，其它四指代表螺旋面旋 转方向）的称为右螺型位错，符合左手定则的称为左螺型位错
位错类型，柏氏矢量
晶体局部滑移形成刃型位错
力作用在晶体右上角，使右上角的上半部晶体沿滑
移面向左作局部移动，使原子列移动了一个原子间 τ 距，从而形成一个刃型位错
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位错类型，柏氏矢量
晶体局部滑移形成刃型位错
τ
τ
原子完整排列
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刃型位错不一定是直线，可以是折线或 曲线
EFGH是位错环，是由于晶体中多了一 片EFGH的原子层所造成的
这种位错环多由于空位集团崩塌而形成
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位错类型，柏氏矢量
几种不规则的刃型位错
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位错类型，柏氏矢量
刃型位错特征
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Screw dislocation
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位错类型，柏氏矢量
Screw dislocation
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位错类型，柏氏矢量
Screw dislocation
螺型位错与刃型位错的主要区别
•螺型位错线与滑移矢量平行 •螺型位错受力时只存在平行位错线的切应力，而无正应力 •螺型位错线移动方向与滑动方向相垂直
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位错类型，柏氏矢量
螺型位错特征：
1）螺型位错无额外半原子面，原子错排呈轴对称 2）螺型位错与滑移矢量平行，故一定是直线 3）包含螺位错的面必然包含滑移矢量