11.线缺陷、刃型位错

二，线缺陷

线缺陷和位错的概念：

晶体中的线缺陷就是各种类型的位错，它是在晶体某处有一列或若千列原子发生了有规律的错排现象，使长度达几百至几万个原子问距、宽约几个原子间距范围内的原子离开其平衡位置，发生了有规律的错动。

虽然位错有多种类型但其中最简单最基本的类型有两种：

一种是刃型位错，另一种是螺型位错。

位错是一种极为重要的晶体缺陷

它对于金属的强度、断裂和塑性变形等起着决定性的作用

这里主要介绍位错的基本类型和一些基本概念，关于位错的运动、位错的增殖和交割等内容将在第六章中讲述

()一刃型位错

刃型位错的模型如图1-3所示

1.设有一简单立方晶体，某一原子面在品体内部中断，这个原子平面中断处的边缘就

是一个刃型位错，

2.犹如用一把锋利的钢刀将晶体上半部分切开，沿切口硬插入一额外半原子面一样

3.将刃口处的原子列称之为刃型位错线

刃型位错有正负之分

若额外半原子面位于晶体的上半部，则此处的位错线称为正刃型位错，以符号"丄"表示。反之，若额外半原子面位于晶体的下半部，则称为负刃型位错，以符号"丁"表示。实际上，这种正负之分并无本质上的区别，只是为了表示两者的相对位，便于以后讨论而已。刃型位错的形成原因分析：

1.事实上，晶体中的位错并不是由于外加额外半原子而造成的，它的形成可能由于多

种原因。

2.例如晶体在塑性变形时，由于局部区域的晶体发生滑移即可形成位错，如图1-35所

示。

局部区域的品体发生滑移即可形成位错如图1.35所示

设想在晶体右上角施加一切应力，促使右上部晶体中的原子沿着滑移面ABCD自右至左移动一个原子间距，由于此吋晶体左上角的原子尚未滑移，于是在晶体内部就出现了已滑移区和未滑移区的边界，在边界附近，原子排列的规则性遭到了破坏，此边界线EF 就相当于图1.33中额外半原子面的边缘，其结构恰好是一个正刃型位错。

因此可以把位错理解为品体中已滑移区和未滑移区的边界

从图1.34b可以看出在位错线周围一个有限区域内

1.原子离开了原来的平衡位置即发生了晶格畸变

2.并且在额外半原子面左右两边的畸变是对称的

3.就好像通过额外半原子面对周围原子施加一弹性应力，这些原子就产生一定的弹性

应变一样

4.所以可以把位错线周围的晶格畸变区看成是存在着一个弹性应力场

5.就正刃型位错而言，滑移面上边的原子显得拥挤，原子间距变小，晶格受到压应力；

晶格下边的原子则显得稀疏，原子间距变大，晶格受到拉应力，而在滑移面上，晶格受到的是切应力。

刃型位错不同位置畸变程度：

在位错中心，即额外半原子面的边缘处，晶格畸变最大，随着距位错中心距离的增加，畸变程度逐渐减小。

位错的宽度和位错线的长度：

1.通常把晶格畸变程度大于其正常原子间距1/4的区域称为位错宽度，其值约为3~5个

原子间距。

2.位错线的长度很长，一般为数百到数万个原于间距

位错称为线缺陷

相形之下，位错宽度显得非常小，所以把位错看成是线缺陷

但事实上位错是一条具有一定宽度的细长管道

刃型位错的特征：

1.刃型位错有一额外半原子而,

2.位错线是一个具有一定长度的细长晶格畸变管道，其中既有正应变，又有切应变。

对于正刃型位错，滑移面之上品格受到压应力，滑移而之下为拉应力。负刃型位错与此相反

3.位错线与晶体滑移的方向相垂直，即位错线运动的方向垂直于位错线。