7.3 位错的运动
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一、位错的滑移
下图（a）表示含有一个正刃型位错的晶体点阵，图中实线表示位 错（半原子面PQ）原来的位置，虚线表示位错移动一个原子间距（如 P’Q’）后的位置，可见，位错虽然移动了一个原子间距，但位错附近的 原子只有很小的移动。图（b）为负刃型位错再切应力下的滑动。 位错的滑移：是通过位错线及附近原子逐个移动很小距离完成的，故只 需加很小切应力就可实现。 正刃位错滑移方向与外力方向相同；负刃位错滑移方向与外力方向相反。
（a）
（b）
（c）
（d）
刃型位错滑移导致晶体塑性变形的过程
（a）原始状态的晶体（b）（c）位错滑移中间阶段 （d）位错移出晶体表面，形成一个台阶
2、螺型位错滑移
螺位错沿滑移面运动时，周围原子动作情况如图。 虚线－－为螺旋线原始位置， 实线－－位错滑移一个原子间距后的状态。 在切应力τ作用下，当原 子做很小距离的移动时， 螺位错本身向左移动了一 个原子间距。 滑移台阶(阴影部分)亦向 左扩大了一个原子间距。
∥位错线 成角度
⊥位错线本身 ⊥位错线本身
多个
5、位错的滑移特点
1）刃位错滑移方向：与外应力 及伯氏矢量b 平行，正、 负刃位错滑移方向相反。 2）螺型位错的移动方向：与外应力 及柏氏矢量b 垂直， 也与晶体滑移方向相垂直，左、右螺位错滑移方向相反。
刃位错
螺位错
5、位错的滑移特点
3）混合位错滑移方向与外力 及伯氏矢量b 成一 定角度（即沿位错线法线方向滑移）。 4）晶体的滑移方向与外力 及位错的伯氏矢量b 相一致，但并不一定与位错的滑移方向相同。
3、螺型位错滑移
螺位错沿滑移面运动时，周围原子动作情况如图。 虚线－－为螺旋线原始位置， 实线－－位错滑移一个原子间距后的状态。
（a）原始位置；
（b）位错向左移动一个原子间距 螺型位错滑移
3、螺型位错滑移
位错线向左移动一个原子间距，则晶体因滑移而产生的台 阶亦扩大了一个原子间距。
二、位错的攀移
位错的攀移：指在热缺陷或外力作用下，位错线 在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中 空位或间隙质点的增殖或减少。 攀移的实质：是多余半原子面的伸长或缩短。 刃位错：除可在滑移面上滑移外，还可在垂直滑 移面的方向上进行攀移运动。 螺位错：没有多余半原子面，故无攀移运动。 常把多余半原子面向上移动称正攀移，向下移动 称负攀移。
二、位错的攀移
当空位扩散到位错的刃部，使多余半原子面缩短 叫正攀移。 当刃部的空位离开多余半原子面，相当于原子扩 散到位错的刃部，使多余半原子面伸长，位错向 下攀移称为负攀移。
(a) 空位运动引起的攀移
二、位错的攀移
负攀移 ——原子面下移，原子加入
间隙原子运动引起的Leabharlann Baidu移（负）
二、位错的攀移
螺位错滑移
5、位错的滑移特点
5）只有螺型位错才能够交滑移： 螺位错：因其位错线与柏氏矢量b 平行，故无确 定滑移面，通过位错线并包含b 的所有晶面都可 能成为它的滑移面。 若螺位错在某一滑移面滑移后受阻，可转移到与 之相交的另一个滑移面上去，此过程叫交叉滑移， 简称交滑移。 由此看出，不论位错如何移动，晶体滑移总是沿 柏氏矢量相对滑移，故晶体滑移方向就是位错的 柏氏矢量 b 方向。
螺型位错滑移导致晶体塑性变形的过程 （a）原始状态的晶体；（b）（c）位错滑移中间阶段；（d）位错移出晶体表面，形成一个台阶。
混合位错滑移：混合位错可分解为刃型和螺型两部分。 在切应力作用下，沿其各线段的法线方向滑移，并同样使 晶体产生与其柏氏矢量相等的滑移量。
4、混合位错滑移
圆环形位错：位于滑移面上，在切应力作用下，正刃位错 运动方向与负刃位错相反；左、右旋螺型位错方向也相反。 各位错线分别向外扩展，一直到达晶体边缘。 各位错移动方向虽不同，但所造成晶体滑移却是由其柏氏 矢量b 所决定的。 故位错环扩展结果使晶体沿滑移面产生了一个b 的滑移。
第7章 晶体缺陷
§7.3 位错的运动
晶体的宏观滑移变形，实际上是通过位错的运动实现的，位错可在晶 体中运动是其最重要的性质。 位错线在晶体中的移动－位错运动。 刃型位错的运动方式有两种：滑移和攀移。 1）滑移：位错线沿着滑移面的移动。 2）攀移：位错线垂直于滑移面的移动。 刃位错的运动：可有滑移和攀移两种方式。 螺位错的运动：只作滑移、而不存在攀移。
（a）位错环
（b）位错环运动后产生的滑移位错环的滑移
位错的滑移
刃型位错的运动
螺型位错的运动
混合位错的运动
位错的滑移特征
位错 类型
柏氏 矢量 ⊥位错线
位错线 运动方向 ⊥位错线本身
晶体滑移方 向 与b一致 与b一致 与b一致
切应力 方向 与b一致 与b一致 与b一致
滑移面 数目 唯一
刃型 位错
螺型 位错 混合 位错
4）作用于攀移面的正应力有助于位错的攀移。 压应力将促进正攀移，拉应力可促进负攀移。
5）晶体中过饱和空位也有利于攀移。
作业:
1.什么叫柏氏矢量？柏氏矢量和刃型位错及螺型位错之间有什么位向关 系？试分析下图所示位错环各部分位错的类型。
2.已知位错环ABCD(位错线方向ABCD)的 柏氏矢量为b,外应力为和，求： （1）位错环的各边分别是什么位错？ （2）在足够大的切应力作用下，位错 环将如何运动？
（a）正刃型位错
（b）负刃型位错 刃型位错滑移
1、刃位错滑移
当一个刃型位错沿滑移面滑过整个晶体，就会在晶体表面产生宽度为 一个柏氏矢量b的台阶，即造成了晶体的塑性变形。即位错运动移出 晶体表面时，滑移面两边晶体将产生一个柏氏矢量（b）的位移。若 有n个b相同的位错扫过滑移面，则晶体将产生nb的宏观滑移量，表 面上产生nb高的台阶。 刃位错移动方向：与位错线垂直，即与其柏氏矢量b 一致。 刃位错滑移面：由位错线与其柏氏矢量所构成平面。
（a）正攀移 （半原子面缩短）
(b)未攀移
刃位错攀移示意图
（c）负攀移 （半原子面伸长）
二、位错的攀移
攀移与滑移不同：
1）攀移伴随物质的迁移，需要空位的扩散，需要热激话， 比滑移需更大能量。
2）低温攀移较困难，高温时易攀移。在许多高温过程如 蠕变、回复、单晶拉制中，攀移却起着重要作用。 3）攀移通常会引起体积的变化，故属非保守运动。
一、位错的滑移
下图（a）表示含有一个正刃型位错的晶体点阵，图中实线表示位 错（半原子面PQ）原来的位置，虚线表示位错移动一个原子间距（如 P’Q’）后的位置，可见，位错虽然移动了一个原子间距，但位错附近的 原子只有很小的移动。图（b）为负刃型位错再切应力下的滑动。 位错的滑移：是通过位错线及附近原子逐个移动很小距离完成的，故只 需加很小切应力就可实现。 正刃位错滑移方向与外力方向相同；负刃位错滑移方向与外力方向相反。
（a）
（b）
（c）
（d）
刃型位错滑移导致晶体塑性变形的过程
（a）原始状态的晶体（b）（c）位错滑移中间阶段 （d）位错移出晶体表面，形成一个台阶
2、螺型位错滑移
螺位错沿滑移面运动时，周围原子动作情况如图。 虚线－－为螺旋线原始位置， 实线－－位错滑移一个原子间距后的状态。 在切应力τ作用下，当原 子做很小距离的移动时， 螺位错本身向左移动了一 个原子间距。 滑移台阶(阴影部分)亦向 左扩大了一个原子间距。
∥位错线 成角度
⊥位错线本身 ⊥位错线本身
多个
5、位错的滑移特点
1）刃位错滑移方向：与外应力 及伯氏矢量b 平行，正、 负刃位错滑移方向相反。 2）螺型位错的移动方向：与外应力 及柏氏矢量b 垂直， 也与晶体滑移方向相垂直，左、右螺位错滑移方向相反。
刃位错
螺位错
5、位错的滑移特点
3）混合位错滑移方向与外力 及伯氏矢量b 成一 定角度（即沿位错线法线方向滑移）。 4）晶体的滑移方向与外力 及位错的伯氏矢量b 相一致，但并不一定与位错的滑移方向相同。
3、螺型位错滑移
螺位错沿滑移面运动时，周围原子动作情况如图。 虚线－－为螺旋线原始位置， 实线－－位错滑移一个原子间距后的状态。
（a）原始位置；
（b）位错向左移动一个原子间距 螺型位错滑移
3、螺型位错滑移
位错线向左移动一个原子间距，则晶体因滑移而产生的台 阶亦扩大了一个原子间距。
二、位错的攀移
位错的攀移：指在热缺陷或外力作用下，位错线 在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中 空位或间隙质点的增殖或减少。 攀移的实质：是多余半原子面的伸长或缩短。 刃位错：除可在滑移面上滑移外，还可在垂直滑 移面的方向上进行攀移运动。 螺位错：没有多余半原子面，故无攀移运动。 常把多余半原子面向上移动称正攀移，向下移动 称负攀移。
二、位错的攀移
当空位扩散到位错的刃部，使多余半原子面缩短 叫正攀移。 当刃部的空位离开多余半原子面，相当于原子扩 散到位错的刃部，使多余半原子面伸长，位错向 下攀移称为负攀移。
(a) 空位运动引起的攀移
二、位错的攀移
负攀移 ——原子面下移，原子加入
间隙原子运动引起的Leabharlann Baidu移（负）
二、位错的攀移
螺位错滑移
5、位错的滑移特点
5）只有螺型位错才能够交滑移： 螺位错：因其位错线与柏氏矢量b 平行，故无确 定滑移面，通过位错线并包含b 的所有晶面都可 能成为它的滑移面。 若螺位错在某一滑移面滑移后受阻，可转移到与 之相交的另一个滑移面上去，此过程叫交叉滑移， 简称交滑移。 由此看出，不论位错如何移动，晶体滑移总是沿 柏氏矢量相对滑移，故晶体滑移方向就是位错的 柏氏矢量 b 方向。
螺型位错滑移导致晶体塑性变形的过程 （a）原始状态的晶体；（b）（c）位错滑移中间阶段；（d）位错移出晶体表面，形成一个台阶。
混合位错滑移：混合位错可分解为刃型和螺型两部分。 在切应力作用下，沿其各线段的法线方向滑移，并同样使 晶体产生与其柏氏矢量相等的滑移量。
4、混合位错滑移
圆环形位错：位于滑移面上，在切应力作用下，正刃位错 运动方向与负刃位错相反；左、右旋螺型位错方向也相反。 各位错线分别向外扩展，一直到达晶体边缘。 各位错移动方向虽不同，但所造成晶体滑移却是由其柏氏 矢量b 所决定的。 故位错环扩展结果使晶体沿滑移面产生了一个b 的滑移。
第7章 晶体缺陷
§7.3 位错的运动
晶体的宏观滑移变形，实际上是通过位错的运动实现的，位错可在晶 体中运动是其最重要的性质。 位错线在晶体中的移动－位错运动。 刃型位错的运动方式有两种：滑移和攀移。 1）滑移：位错线沿着滑移面的移动。 2）攀移：位错线垂直于滑移面的移动。 刃位错的运动：可有滑移和攀移两种方式。 螺位错的运动：只作滑移、而不存在攀移。
（a）位错环
（b）位错环运动后产生的滑移位错环的滑移
位错的滑移
刃型位错的运动
螺型位错的运动
混合位错的运动
位错的滑移特征
位错 类型
柏氏 矢量 ⊥位错线
位错线 运动方向 ⊥位错线本身
晶体滑移方 向 与b一致 与b一致 与b一致
切应力 方向 与b一致 与b一致 与b一致
滑移面 数目 唯一
刃型 位错
螺型 位错 混合 位错
4）作用于攀移面的正应力有助于位错的攀移。 压应力将促进正攀移，拉应力可促进负攀移。
5）晶体中过饱和空位也有利于攀移。
作业:
1.什么叫柏氏矢量？柏氏矢量和刃型位错及螺型位错之间有什么位向关 系？试分析下图所示位错环各部分位错的类型。
2.已知位错环ABCD(位错线方向ABCD)的 柏氏矢量为b,外应力为和，求： （1）位错环的各边分别是什么位错？ （2）在足够大的切应力作用下，位错 环将如何运动？
（a）正刃型位错
（b）负刃型位错 刃型位错滑移
1、刃位错滑移
当一个刃型位错沿滑移面滑过整个晶体，就会在晶体表面产生宽度为 一个柏氏矢量b的台阶，即造成了晶体的塑性变形。即位错运动移出 晶体表面时，滑移面两边晶体将产生一个柏氏矢量（b）的位移。若 有n个b相同的位错扫过滑移面，则晶体将产生nb的宏观滑移量，表 面上产生nb高的台阶。 刃位错移动方向：与位错线垂直，即与其柏氏矢量b 一致。 刃位错滑移面：由位错线与其柏氏矢量所构成平面。
（a）正攀移 （半原子面缩短）
(b)未攀移
刃位错攀移示意图
（c）负攀移 （半原子面伸长）
二、位错的攀移
攀移与滑移不同：
1）攀移伴随物质的迁移，需要空位的扩散，需要热激话， 比滑移需更大能量。
2）低温攀移较困难，高温时易攀移。在许多高温过程如 蠕变、回复、单晶拉制中，攀移却起着重要作用。 3）攀移通常会引起体积的变化，故属非保守运动。