位错
位错产生的机制
位错是晶体中结构缺陷或失序引起的晶格位移。
它可以通过以下几种机制产生：
1.移位机制：当晶体在应力作用下发生变形时，晶格会出现位错线或位错面，从而导致原子位置发生位移。
这是最常见的位错产生机制，可分为边界位错、螺旋位错和混合位错等不同类型。
2.弥散机制：在某些条件下，原子可以通过晶格间的空位、间隙等进行扩散和迁移，从而引起位错的形成。
这主要发生在高温或其他非平衡条件下。
3.特殊条件下的位错引入：在一些特殊条件下，如材料的激发、气氛或外场的影响等，位错可以被引入晶体中，例如辐射损伤、塑性变形等。
4.生长缺陷引起的位错：在晶体的生长和形成过程中，由于晶格的失序、扩散速率不均等因素，可能会产生位错。
总体而言，位错产生是晶体为了适应外界应力或内部缺陷而发生的晶格变形，引发了晶体内部的局部结构变化，进而改变了材料的性质和行为。
位错的产生和影响在材料科学与工程中具有重要意义，对材料的强度、塑性、热力学性能等方面有着重要影响。
位错
主要内容
位错：位错的基本类型、位错的运动、位错的弹 性性质、位错的来源和位错的增殖； 面缺陷：晶界与亚晶界。
重点内容
1.位错线、位错移动方向、滑移面、切应力方向、 柏氏矢量之间的关系。 2.柏氏矢量的确定。 3.位错的应变能。 4.位错的来源。
5.3 位错 Dislocation,位错是原子的一种特殊组态，是一种 具有特殊结构的晶格缺陷，也称为线缺陷。 位错概念的提出 用于解释晶体的塑性变形。
位错的运动有两种基本形式：滑移和攀移。
在一定的切应力的作用下，位错在滑移面上受到垂 至于位错线的作用力。当此力足够大，足以克服位错运 动时受到的阻力时，位错便可以沿着滑移面移动，这种 沿着滑移面移动的位错运动称为滑移。
刃型位错的位错线还可以沿着垂直于滑移面的方向 移动，刃型位错的这种运动称为攀移。
1. 位错的滑移 刃型位错：对含刃型位错的晶体加切应力，切应力方 向平行于柏氏矢量，位错周围原子只要移动很小距离， 就使位错由位臵(a)移动到位臵(b)。 当位错运动到晶体表面时，整个上半部晶体相对 下半部移动了一个柏氏矢量晶体表面产生了高度为b 的台阶。 刃型位错的柏氏矢量b与位错线t互相垂直，故滑 移面为b与t 决定的平面，它是唯一确定的。刃型位 错移动的方向与b方向一致，和位错线垂直。
晶界：约三个原子层厚
3.孪晶界 孪晶界是晶界中最简单的一种。 孪晶关系指相邻两晶粒或一个晶粒内部相邻两部分 沿一个公共晶面（孪晶界）构成镜面对称的位向关系。 孪晶界上的原子同时位于两个晶体点阵的结点上， 为孪晶的两部分所共有，这种形式的界面称为共格界面。
铜合金中的孪晶
小
基本概念：
结
刃型位错、螺型位错、位错密度、滑移、攀移、 晶界、大角度晶界、小角度晶界、晶界能
位错的表示方法
位错的表示方法一、位错表示方法的重要性。
1.1 位错是晶体中的一种缺陷，就像人群里的小捣乱分子一样。
它对晶体的性能有着至关重要的影响。
要想研究晶体，搞清楚位错那可是必不可少的，这就好比要了解一个复杂的机器，得知道每个小零件的情况一样。
二、常见的位错表示方法。
2.1 几何表示法。
这就像是用简单的图形来描述位错。
比如说，我们可以用一条线来表示刃型位错。
这条线就像是位错在晶体里的一个轨迹，简单又直观。
就好比我们在地图上画一条线来表示一条小路一样。
这是一种很基础也很常用的方法，大家一看就懂个大概。
不过呢，这种方法也有局限性，就像看一幅简笔画，只能看到个大概轮廓，一些细节就体现不出来了。
2.2 柏氏矢量表示法。
这可是位错表示里的一个大招。
柏氏矢量就像是位错的一个身份证，它包含了位错的方向和大小等重要信息。
通过这个矢量，我们能精确地知道位错的特征。
这就好比通过一个人的身份证号码能知道他的很多个人信息一样。
有了柏氏矢量，我们研究位错就更有针对性，更能深入到位错的本质。
但是呢，这个柏氏矢量可不像几何表示法那么好理解，对于初学者来说，就像看天书一样，得下一番功夫才能掌握。
2.3 位错环表示法。
有时候位错不是孤零零的一条线，而是形成一个环。
这时候我们就用位错环表示法。
这就好比一群捣乱分子手拉手围成一个圈一样。
这种表示法能够很好地描述位错在晶体中的一种特殊分布状态。
它能让我们看到位错之间的相互关系，是一种比较高级的表示方法。
不过呢，要理解这种表示法，得先对前面的几何表示法和柏氏矢量表示法有一定的了解，这就像盖房子，得先打好地基才能往上盖高楼一样。
三、实际应用中的考量。
3.1 在材料科学研究中。
我们得根据具体的研究目的来选择合适的位错表示方法。
如果只是初步观察位错的分布，那几何表示法可能就够用了，就像我们只是想大概看看一群人在广场上的分布情况，用眼睛扫一下就行。
但要是深入研究位错对材料性能的影响，那柏氏矢量表示法就必不可少了，这就如同要深入了解一个人的性格，得知道他的成长经历等详细信息一样。
位错规律总结
位错规律总结
位错是晶体中原子位置的偏移或错位，是晶体中的结构缺陷之一。
位错可以分为边界位错和螺旋位错两种类型。
位错是晶体材料中塑性变形的主要机制之一，并且具有重要的影响。
针对位错的规律总结如下：
1. 弗兰克-瓦尔斯位错规律：当晶体中存在一组边界位错时，
位错的总长度必须守恒。
具体来说，当两个滑移面之间发生位错滑移时，位错长度之和保持不变。
2. 彼勒斯位错规律：在材料的塑性变形过程中，位错沿着最密堆积晶面方向滑动，位错的伸长方向与滑动面垂直。
3. 剪切位错规律：在晶体中，剪切位错能够沿着特定的面和方向滑动，从而引起晶体的塑性变形。
剪切位错滑移的方向与剪切应力的方向相同。
4. 螺旋位错规律：螺旋位错是一种沿晶体的螺旋线形成的位错，它具有一个以单位长度平行于位错线方向的错向矢量。
螺旋位错滑移的过程中，晶体发生类似螺旋的变形。
5. 位错相互作用规律：位错之间的相互作用和排斥是晶体塑性变形的重要因素。
当两个位错靠近时，它们可能相互吸引或排斥，从而影响晶体的位错滑移和塑性形变。
总之，位错的规律总结了位错在晶体中的行为和相互作用，对于理解晶体的塑性变形和材料性能的研究具有重要意义。
位错类型和柏氏矢量
位错类型，柏氏矢量
AC位错线中 接近A端旳位错线段平行于滑 移矢量，属于纯螺型位错 接近C端旳位错线段垂直于滑 移矢量，属于纯刃型位错
其他部分线段与滑移矢量成任 意角度，属混合位错
每一段位错线均可分解为刃型和 螺型两个分量
混合位错原子组态
中南大学材料科学与工程学院 材料科学与工程基础
混合位错
• 中断处旳边沿犹如在晶体中插入一把刀刃，故称之为“刃型位错”， 在刃口处旳原子列定义为“刃型位错线”
正刃型：位错半原子面位于某晶面旳上半部位置旳称为，记号“⊥”表 达负刃型：位错半原子面位于某晶面下半部旳称为，以“T”表达
具有刃型位错旳晶体构造示意图
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程度减小
• 一般把点阵畸变程度不小于正常原子间距1/4旳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）中产生旳
• 晶体在塑性变形时也会产生大量旳刃型位错
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位错类型，柏氏矢量
螺型位错旳柏氏回路和柏氏矢量
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位错类型，柏氏矢量
从柏氏矢量和位错线取向关系拟定位错类型
• (1) 刃型位错：柏氏矢量与位错线相垂直 • (2) 螺型位错：柏氏矢量与位错线相平行，柏氏矢量与位错线同向旳则
为右螺型位错，柏氏矢量与位错线反向旳则为左螺型位错 • (3) 混合位错：柏氏矢量与位错线成任意角度
刃型位错不一定是直线，能够是折线或 曲线
EFGH是位错环，是因为晶体中多了一 片EFGH旳原子层所造成旳
位错之间的交互作用【2024版】
晶体中存在位错时，在它的周围便产生一个应 力场。
实际晶体中往往有许多位错同时存在。 任一位错在其相邻位错应力场作用下都会受到 作用力，此交互作用力随位错类型、柏氏矢量大小、 位错线相对位向的变化而变化。
一、两个平行螺位错间的作用力
位错S1在(r,θ)处的应力场为
z
Gb，1
柏氏矢量互相平行： AB上产生割阶PP’，PP’平行于b2； CD上产生割阶QQ’，QQ’平行于b1； 两割阶均为螺位错。
两个刃位错的交割（柏氏矢量互相平行）
刃位错与螺位错的交割：
刃位错AB上产生割阶PP’，柏氏矢量为b1，刃位错。 螺位错CD上产生割阶QQ’，柏氏矢量为b2，刃位错， 但不能跟随CD一起滑移，只能借助攀移被拖拽过去， 将对CD的继续移动带来困难。
1)外加切应力产生的作用力τb，
促使位错运动，并尽量靠拢。 2)位错之间产生的相互排斥力，
使位错在滑移面上尽量散开。 3)障碍物作用于领先位错的阻力。
三种力平衡时，塞积群的位错停止滑动，并按一定规律排列： 越靠近障碍物，位错越密集，距障碍物越远，越稀疏。
塞积群前端的应力集中
领先位错所受的力：外加切应力和其它位错的挤压
二、位错的增殖
充分退火的金属：ρ =1010~1012/m2； 经剧烈冷变形的金属： ρ =1015~1016/m2。 高出4~5个数量级：变形过程中，位错肯定以某 种方式不断增殖了。 位错源：能增殖位错的地方。 位错增殖的机制有多种，其中最重要的是Frank －Read源，简称F-R源。
F-R源
使障碍物另一边的位错源启动。
位错塞积群对位错源会产生反作用力。 反作用力与外加切应力平衡，位错源关闭， 停止发射位错。 只有进一步增加外力，位错源才会重新开 动。
位错的基本概念
位错的基本概念
位错（Bit Error）是数字通信领域中的一个概念，表示在数据传输过程中，由于各种因素的影响，传输的比特（位）出现错误或失真的情况。
位错通常以一个二进制位（0或1）的翻转或失真来衡量。
位错通常由以下因素引起：
1.噪声：通信信号可能受到噪声的干扰，例如电磁干扰、信号衰减、信号叠加等。
这些干扰可能导致接收端错误地解释传输的位。
2.多路径干扰：在移动通信中，信号经常会经历多条路径传播，导致多径干扰，其中来自不同路径的信号会相互干扰，引发位错。
3.抖动和时钟漂移：时钟抖动和时钟漂移可能导致时序错误，使接收端无法准确地采样和识别比特。
4.光纤和电缆问题：在光纤通信和电缆通信中，光纤损耗、色散和反射等问题可能导致信号的位错。
5.编码和调制问题：编码和调制方案的选择以及解码和解调过程中的错误也可能导致位错。
位错率（Bit Error Rate，BER）是衡量数据传输质量的指标，它表示在数据传输中每一比特出现错误的概率。
通常以百分比或小数表示，例如1%的BER表示每100个比特中有一个出现错误。
降低位错率是数字通信系统设计和运维的重要目标，以确保数据的准确传输。
纠错编码、自动重传请求（ARQ）等技术常用于改善通信系统的抗干扰能力和降低位错率。
位错的名词解释
位错的名词解释位错，是指晶体中原子排列发生偏移或者交换，形成错位的现象。
它是晶体结构中常见的缺陷之一，对材料的机械性能和导电性能等起到重要影响。
细致观察位错的性质及其影响，对于材料科学和工程领域具有重要意义。
一、位错的形成和分类1. 形成位错的原因位错的形成通常是由晶体生长过程中的应力、温度变化以及机械变形等因素所引起。
例如，在晶体生长过程中，由于生长速度的不均匀或晶体材料的不完美，就会出现位错。
同样地，在材料的机械变形过程中，如弯曲、拉伸或压缩等，也会导致晶体中位错的产生。
2. 位错的分类根据原子重新排列的方式和排列结构的不同，位错可以分为线性位错、平面位错和体位错。
线性位错是指位错线与晶体的某一晶面交线的直线排列，具有一维特征。
最常见的线性位错有位错线、螺旋位错和阶梯位错等。
平面位错是指位错线与晶体的某一晶面交线上有无限个交点，呈现出平面性的特点。
常见的平面位错有位错环、晶界以及孪晶等。
体位错是指位错线在晶体内没有终点，具有三维特征。
体位错通常有位错蠕变和位错多晶等。
二、位错的性质与作用1. 位错的性质位错对晶体的特性和行为有着重要影响。
它能够改变晶体的原子排列方式，导致晶体局部微结构的变化。
位错可以促进晶体的固溶体形成以及离子扩散等过程。
此外，位错还会影响晶体的力学性能，如硬度、韧性和弹性等。
因此，位错常常被用来研究晶体的性质和行为。
2. 位错的作用位错在材料科学和工程领域具有广泛的应用价值。
首先，位错可以增加晶体的强度和韧性，提高材料的抗变形能力。
这在制备金属材料和合金中起到重要作用。
此外，位错也可以影响材料的导电性能，例如半导体中的位错可以改变电子迁移的路径和速率，从而影响整个电子器件的性能。
除此之外，位错还可以用于晶体的生长和材料的表面改性等过程。
三、位错的观察和表征方法1. 传统观察方法传统的位错观察方法包括透射电镜、扫描电镜和X射线衍射等技术。
透射电镜可以通过对物质的薄片进行观察，获得高分辨率的位错图像。
晶体中的位错
晶体中的位错晶体是由大量的原子或离子按照一定的规律排列形成的，具有高度的有序性和周期性。
然而，在晶体中，由于制备、加工等原因，有时候不同的晶体原子并不完全对齐，形成了一些错位，这些错位就称作位错。
位错是晶格缺陷的一种，是晶体中最常见的缺陷之一。
本文将重点介绍晶体中的位错。
一、位错的定义和分类位错是晶体中的缺陷，是一种原子排列顺序的失误或对晶体构造发生的不规则的紊乱。
从形式上来看，位错其实是一条线，称为位错线。
位错线是一个平面的分界线，分别将位错的正侧和负侧分开，两侧的原子堆积方式互不相同。
按照线向和方向，位错可分为长位错和短位错；按照线型，位错可分为直线位错和环状位错；按照纵向位置，位错可分为面内位错和面间位错；按照能量点的数量，位错可分为单位错、双位错、三位错等等。
二、位错的形成原因晶体中的位错是由于应力和温度的变化等原因，导致原子在晶体内部的位置和晶格结构发生变化而形成的。
晶体中的一些应力和原子偏移最终会形成位错，进而影响构造和性能。
常见的位错形成原因有以下几种：1.加工过程中导致的位错：金属加工可能会引起位错的发生，因为加工会施加一定的应力，从而导致晶格变形。
例如，扭曲或拉伸材料时，原子可能会脱离原来的顺序，最终形成位错。
2.晶体生长过程中导致的位错：晶体在生长过程中，由于固态、液相界面的移动推进，产生压力分布变化，从而造成位错的形成。
在原子或离子加入了其他元素或化合物的情况下，位错也会在晶体中发生。
3.晶体性能的变化导致的位错：晶体的性质随着应力和温度的变化而变化。
温度和离子浓度等的变化可能会改变晶体的构造，导致位错。
三、位错的作用位错是晶体中的缺陷，但它并不总是会对晶体的性质产生不良影响。
实际上，位错可以对晶体的某些性质产生正向、负向改变，主要包括以下几种：1.塑性变形：位错的存在使晶体产生了柔韧性，容易受到力的作用产生塑性变形。
2.材料的硬度：如果位错数量越大，晶体的硬度就会变差，同时晶体的脆性就会增加。
位错的滑移机制
位错的滑移机制位错的滑移机制是固体材料中一种重要的塑性变形方式，它是由于晶体结构中存在的位错产生的。
位错是指晶体中某个原子或离子的位置与理想晶体中对应位置的偏差。
在固体材料中，位错可以通过滑移来移动，从而引起材料的塑性变形。
本文将从位错的定义、滑移机制的原理以及位错滑移对材料性能的影响等方面进行探讨。
位错是晶体中晶格畸变的结果，它是晶体塑性变形的基本单元。
位错可以分为边位错和螺位错两种类型。
边位错是晶体晶面与位错线垂直的位错，螺位错是晶体晶面与位错线平行的位错。
位错的存在会引起晶体中的局部应力场，从而导致晶体的塑性变形。
位错滑移是位错在晶体中移动的一种方式，它是由于位错周围的晶格畸变能的减小而驱动的。
位错滑移可以在晶体的晶面上发生，也可以在晶体的晶面间发生。
在晶面上的位错滑移被称为晶面滑移，而在晶面间的位错滑移被称为晶面间滑移。
晶面滑移和晶面间滑移是位错滑移的两种基本方式，它们在不同的晶体结构和应力条件下起着不同的作用。
位错滑移对材料的性能有着重要的影响。
首先，位错滑移可以增加材料的塑性变形能力。
当外界应力作用于材料时，位错滑移可以使材料发生塑性变形，从而增加材料的延展性和韧性。
其次，位错滑移可以改变材料的机械性能。
位错滑移会导致晶体中的位错密度增加，从而影响材料的硬度、强度和韧性等机械性能。
此外，位错滑移还可以影响材料的热处理行为。
位错滑移会引起晶体的再结晶和晶粒长大，从而改变材料的晶粒尺寸和晶界特征，影响材料的热处理行为和性能。
位错的滑移机制是固体材料中一种重要的塑性变形方式。
位错滑移是由位错周围的晶格畸变能的减小驱动的，它可以在晶面上发生或晶面间发生。
位错滑移对材料的性能有着重要的影响，它可以增加材料的塑性变形能力，改变材料的机械性能，并影响材料的热处理行为。
研究位错的滑移机制对于深入理解材料的塑性变形和改善材料的性能具有重要的意义。
位错的生成与增殖
§7.5 位错的生成与增殖
2、位错的增殖
❖ 塑性变形时，有大量位错滑出晶体，所以变形以后晶体中的位错数目 应当减少。
❖ 但实际上，位错密度随着变形量的增加而加大，在经过剧烈变形以后 甚至可增加４～５个数量级。
❖ 此现象表明：变形过程中位错肯定是以某种方式不断增殖，而能增值 位错的地方称为位错源。
❖ 位错增殖机制有多种，其中最重要的是： ❖ 弗兰克和瑞德于1950年提出并已为实验所证实的位错增殖机构称为
双交滑移位错增殖机制
§7.5 位错的生成与增殖
❖ 一个螺位错开始在（111）面滑移，因遇到障碍或局部应 力状态变化，位错的一段交滑移到（111）面，且在绕过 障碍之后又回到与（111）面相平行的另一个（111）面， 这时留在（111）面上的两端位错是刃型的，不能随 （111）面上的位错一起前进，结果（111）面上的位错 就会以图7.50所描述的方式增殖位错。
图7-50 双交滑移位错增殖机制
§7.5 位错的生成与增殖 双交滑移增殖机制：
❖ 通常把螺位错由原始滑移面转至相交的滑移面，然后又转 移到与原始滑移面平行的滑移面上的滑移运动，称为双交 滑移运动。此位错增殖机制称为位错的双交滑移增殖机制。
❖ 若（111）面上位错环再交滑移到另一个平行的（111） 平面上，成为新位错源，则位错将迅速增殖。
§7.5 位错的生成与增殖
❖ 因p、q两点处一对左、 右旋螺位错，遇到时， 便互相抵消。
❖ 则原位错线被分成两 部分，如图（ｅ）。
❖ 此后，外面位错环在 Ｆt作用下不断扩大， 直至到达晶体表面，
❖ 而内部另一段位错将 在线张力和Ｆt的共同 作用下回到原始状态。
简述位错,位错线和柏氏矢量得概念,并论述柏氏矢量和位错得相对关系 材料科学基础
简述位错,位错线和柏氏矢量得概念,并论述柏氏矢量和位错得相对关系材料科学基础在材料科学这个奇妙的世界里，有这么几个挺有趣的概念，位错、位错线和柏氏矢量。
咱先来说说位错。
位错啊，就像是材料原子排列里的小调皮鬼。
正常情况下，材料里的原子那是整整齐齐、规规矩矩地排列着，就像训练有素的士兵方阵一样。
可是呢，位错一出现，这整齐的方阵就乱了套。
就好比是方阵里突然有几个士兵站错了位置，或者是有一块地方挤得太紧，另一块地方又松松垮垮的。
位错的存在，让材料的性质变得很不一样，它能影响材料的强度、硬度这些性能。
比如说，一块金属材料，如果里面位错比较多，那它可能就没有位错少的时候那么结实。
再讲讲位错线。
位错线呢，你可以想象成是位错在材料里的轨迹，就像小虫子在苹果里钻过留下的通道一样。
它是一条有方向的线，标志着位错在晶体里的延伸方向。
这个位错线啊，就好像是给位错这个调皮鬼画了个路线图，告诉我们它在材料里是怎么个捣乱法的。
比如说在一个晶体结构里，位错线可能沿着某个晶面弯弯绕绕的，这就表示位错在这个晶面上是这么个走势。
柏氏矢量这个概念就更有意思了。
柏氏矢量就像是位错的一个身份标识。
你可以把位错想象成一个旅行者，柏氏矢量就是这个旅行者的旅行计划。
它包含了位错的大小和方向信息。
比如说，柏氏矢量告诉我们位错从一个原子位置到另一个原子位置的变化情况。
如果说位错是在材料里搞破坏的小坏蛋，柏氏矢量就像是描述这个小坏蛋破坏力大小和方向的说明书。
那柏氏矢量和位错有啥相对关系呢？这就好比一个人和他的影子。
位错在材料里，柏氏矢量就跟着它，时刻描述着位错的特征。
柏氏矢量的大小和方向决定了位错的类型。
要是柏氏矢量比较小，可能这个位错对材料的影响就相对小一点，就像小蚂蚁在地上爬，动静不大。
要是柏氏矢量比较大呢，那这个位错就像一头大象在材料里横冲直撞，对材料的影响可就大了。
而且位错线和柏氏矢量之间也有联系，它们就像是一对配合默契的伙伴。
位错线的方向和柏氏矢量的方向有时候会遵循一定的规则，就像两个人跳舞，有一定的舞步一样。
位错的运动和分解
位错的运动和分解
位错的运动主要包括滑移和攀移两种基本方式，并且位错还可以发生分解。
1. 滑移：这是位错运动的主要方式之一。
当外部施加的切应力克服了位错运动所受的阻力时，位错将沿着特定的原子面（即滑移面）移动。
这种运动会导致晶体的一部分相对于另一部分滑动，从而引起塑性变形。
2. 攀移：攀移是刃型位错特有的运动方式。
在晶体内，刃型位错可以沿着垂直于滑移面的方向上进行移动。
攀移通常需要点缺陷的存在，例如空位或间隙原子，因为位错通过吸收或排放这些点缺陷来改变其位置。
3. 位错分解：在复杂的晶体结构中，全位错可以分解为不全位错。
不全位错之间的区域称为堆垛层错。
这种分解通常发生在低能层错能的材料中，并且这种分解会影响材料的力学性能。
位错的运动和分解是材料科学中非常重要的概念，它们对材料的塑性变形和力学性能有着决定性的影响。
了解位错的这些行为对于材料的设计和应用至关重要。
位错规律总结
位错规律总结位错是晶体中原子或离子的位置偏离其理想的坐标位置，可以导致晶体的畸变和性质的变化。
位错规律是研究位错形成和运动的基本原理和关系的科学，对于理解晶体缺陷行为、晶体生长、相变及其它相关现象具有重要意义。
下文将详细介绍位错规律及其总结。
1.位错分类根据晶体中原子位移方向和位移面的不同，位错可以分为线位错、面位错和体位错。
线位错是晶体中一维的位错，描述了某一面或平行于某一方向面的原子位置发生偏移。
常见的线位错有边位错和螺旋位错。
面位错是晶体中二维的位错，描述了某一层面或平行于某一层面的原子位置发生偏移。
常见的面位错包括错配位错、平移位错和层错。
体位错是晶体中三维的位错，描述了晶体中原子整体发生平移的情况。
体位错可以看作是线位错或面位错的堆叠。
2.位错的形成和移动位错的形成通常由外界应力或温度变化引起。
当晶体中的原子或离子受到应力作用时，原子可能发生位移以消除或缓解应力。
这种位移会导致新的晶体结构缺陷形成，即位错的形成。
位错的移动可以通过原子的滑移或旋转来实现。
滑移是指位错沿晶体晶面发生平行位移，而旋转则是指位错沿某一方向发生转动。
位错的移动过程中，原子之间发生相互切变、滑动和扩散，从而引起位错的传播和畸变。
3.位错的影响位错对晶体的性质和行为具有重要影响。
首先，位错会引起晶体的畸变。
位错形成后，晶体中的原子排列发生变化，导致晶体形状和结构的变化。
这种畸变可以通过适当的外界条件下进行修正，如加热退火或应力释放。
其次，位错会影响晶体的力学性能。
位错会引起晶体中应力场的存在，导致力学性能如强度、韧性、硬度等发生变化。
一些金属的加工硬化、回复等性质变化都与位错的运动和积累有关。
此外，位错还会影响晶体的电学和输运性能。
位错附近的原子排列不规则，会导致晶体中电荷的扩散障碍、介质常数的变化和电导率的变化，从而影响晶体的电学性质和输运行为。
4.位错和晶体缺陷位错是晶体中最常见的缺陷之一。
晶体中的其他缺陷如点缺陷、面缺陷等也与位错有密切关系。
位错的基本类型和特征
位错的基本类型和特征位错的基本类型和特征什么是位错？位错（dislocation）是晶体中的一种结构缺陷，它代表了晶体中原子排列的变形和重组。
位错的存在对晶体的物理性质和机械性能具有重要影响。
位错的基本类型位错可以分为以下几个基本类型：1.直线位错：也称为边界位错（edge dislocation），可看作两个晶体之间的边界。
它是晶体中某个层面与其上方、下方的层面之间原子排列不一致所形成的。
2.螺旋位错：也称为线性位错（screw dislocation），是晶体中绕某一点形成螺旋状结构的位错。
它是由某一平面与其上方或下方的层面之间原子排列不一致所形成的。
3.混合位错：是直线位错和螺旋位错相互结合形成的位错。
位错的特征位错在晶体中具有以下特征：•位错存在与位错线（dislocation line）上，其形状可以是直线、螺旋状或弯曲的。
•位错的长度可以从纳米级到微米级，取决于材料的结晶度和应变状态。
•位错引入了局部应变场，使得晶体中原子间的距离发生变化。
•位错会导致局部应力场的形成，其中位错线附近有压应力和拉应力。
•位错可以移动和增殖，对物质的可塑性和断裂行为起重要作用。
位错的影响位错的存在对材料的性质和行为具有重要影响：•位错可以增加材料的塑性，使其具有更好的变形能力和可塑性。
•位错可以使材料的强度和硬度发生变化，影响其力学性能。
•位错还可以影响材料的电学、热学和光学性能，改变其导电性、热导率和光学吸收等特性。
•位错在材料的断裂行为中起重要作用，影响材料的断裂强度和断裂方式。
结论位错作为一种晶体中的结构缺陷，具有不可忽视的重要性。
通过研究位错的基本类型和特征，我们可以更好地理解材料的结构和性质，为材料的设计和应用提供更好的基础。
参考文献：1.Hirth, J. P., & Lothe, J. (1992). Theory of dislocations.Wiley.2.Hull, D., & Bacon, D. J. (2001). Introduction todislocations (Vol. 952). Butterworth-Heinemann.补充位错的性质和应用位错的形成原因位错的形成主要是由于晶体生长和形变过程中的原子排列不完美引起的。
位错反应和扩展位错
位错反应和扩展位错位错是晶体中的一种晶格缺陷，是晶体中原子排列的畸变现象。
位错反应和扩展位错是位错在晶体中的运动和扩散过程。
位错反应是位错在晶体中的运动过程。
晶体中的位错运动是基于斯托克斯位错理论提出的。
斯托克斯位错理论认为，位错运动是由弹性力和阻力共同作用导致的。
位错运动分为两种类型：刃位错和缓和位错。
刃位错是由螺旋位错和面位错组成的，螺旋位错绕面位错旋转。
位错运动的驱动力是应变能的减小，当位错移动时，其相邻的晶格原子会经历应变，形成应变能。
刃位错运动主要通过面位错与空位、线缺陷相互作用来进行，而缓和位错运动主要通过面位错与扩展位错、原子位错相互作用来进行。
扩展位错是由位错的运动和伸展沿晶体中的一条线形缺陷而形成。
扩展位错与位错反应不同，它是未发生位错运动时发生的。
扩展位错的形成主要是由于晶体中的晶面不完整，导致晶体表面的原子排列断裂。
扩展位错主要分为两种类型：沿基柏格矢量和沿晶向（非基柏格矢量）。
沿基柏格矢量的扩展位错是由于晶体中的原子在沿着基柏格矢量方向上遭遇到了阻碍，导致附近原子的排列发生了畸变。
沿晶向的扩展位错主要是由于晶体中的原子在垂直于基柏格矢量方向上排列不完整，导致晶体表面的原子排列断裂。
位错反应和扩展位错在实际材料的制备和改性过程中起到了重要作用。
位错反应可以改变材料的晶体结构和性能，进一步提高材料的硬度、强度和韧性。
扩展位错的形成和运动也可以改变材料的晶体结构和性能，影响材料的塑性和导电性能。
总结起来，位错反应和扩展位错是晶体中位错的运动和扩散过程。
它们在材料的制备和改性中具有重要作用，可以改变材料的晶体结构和性能，提高材料的硬度、强度和韧性。
了解和控制位错反应和扩展位错对于材料的设计和制备具有重要意义。
位错核心结构
位错核心结构
位错是指晶体中排列有一定秩序的原子、离子或分子发生位移，产生错位的现象。
位错的核心结构是指位错线上产生的原子、离子或分子的排列方式。
位错的核心结构可以分为三种类型：晶格位错、位面位错和扩展位错。
1. 晶格位错：晶格位错是指晶体中相邻晶面的排列错位。
其中最常见的晶格位错有错配位错和螺位错。
错配位错是两个不同的晶体区域相互连接形成的，原子排列具有较大的差异；螺位错则是晶体中晶面的平移产生的。
2. 位面位错：位面位错是晶体晶面内部的排列错位现象，即某个晶面的原子、离子或分子在晶面内部发生错位。
位面位错包括导重线位错和层错两种类型。
导重线位错是指晶面内部原子、离子或分子的排列形成了一条导重线；层错则是层状晶体在晶面内部移位产生的错位。
3. 扩展位错：扩展位错是一种晶体中产生的三维排列错位。
扩展位错包括位面位错的扩展、滑移位错和位错环几种类型。
位面位错的扩展是指位面位错延展到晶面某个方向上形成的；滑移位错是晶体中晶面的滑移产生的错位，形成螺旋状排列；位错环则是位错线形成了一个封闭的环状结构。
位错的核心结构对晶体的物理性质具有重要影响。
不同类型的位错核心结构会影响晶体的力学性能、导电性、磁性等。
因此，
对位错核心结构的研究对于理解晶体的性质和应用具有重要意义。
位错对材料性能的影响
位错对材料性能的影响位错是材料科学中一个重要的概念，它对材料的性能有着重要的影响。
位错是指晶体中原子的位置发生了偏离，这种偏离可以是单个原子，也可以是原子排列的周期性偏移。
位错对材料的性能有着复杂而深远的影响，下面我们来详细探讨一下位错对材料性能的影响。
首先，位错对材料的塑性变形有着重要的影响。
在材料的塑性变形过程中，位错可以促进材料的滑移和位错的运动，从而增加材料的塑性变形能力。
位错的运动可以使材料在外力作用下发生形变，从而增加材料的延展性和韧性。
因此，位错是材料塑性变形的重要因素，它对材料的塑性变形性能有着重要的影响。
其次，位错对材料的强度和硬度也有着重要的影响。
位错可以作为晶体中的缺陷存在，它会对材料的原子结构和晶体结构产生影响，从而影响材料的强度和硬度。
位错的存在可以增加材料的内部应力，从而影响材料的强度。
同时，位错也可以阻碍材料的位移和滑移，从而增加材料的硬度。
因此，位错对材料的强度和硬度有着重要的影响。
另外，位错对材料的导热性和电导率也有着重要的影响。
位错会影响材料中原子的排列方式，从而影响材料的导热性和电导率。
位错可以增加材料中的晶界和晶界能障，从而影响材料的导热性。
同时，位错也可以影响材料中的电子传输，从而影响材料的电导率。
因此，位错对材料的导热性和电导率有着重要的影响。
最后，位错还会影响材料的蠕变和疲劳性能。
位错可以促进材料的滑移和位错的运动，从而增加材料的蠕变倾向。
同时，位错也会增加材料中的内部应力和能量耗散，从而影响材料的疲劳性能。
因此，位错对材料的蠕变和疲劳性能有着重要的影响。
综上所述，位错对材料的性能有着重要的影响。
它影响着材料的塑性变形、强度和硬度、导热性和电导率、蠕变和疲劳性能等方面。
因此，在材料的设计和制备过程中，需要充分考虑位错对材料性能的影响，从而更好地改善材料的性能。
希望本文的内容能够对位错对材料性能的影响有所了解，为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
位错反应与层错理论
力求把两个不全位错的间距缩小，
则相当于给予两个不全位错一个吸
力，数值等于层错的表面张力γ（即
单位面积层错能）。
❖ 两个不全位错间的斥力则力图增加
宽度，当斥力与吸力相平衡时，不
全位错之间的距离一定，这个平衡
距离便是扩展位错的宽度 d。
面心立方晶体中的扩展位错
（1）扩展位错的宽度
两个平行不全位错之间的斥力
故 b 和 b 为肖克莱不全位错。也就是说，
1
2
b分解为两个肖克莱不全位错
一个全位错
b2 和 b1，全位错的运动由两个不全位错的运
动来完成，即
b b1 b2
这个位错反应从几何条件和能量条件判断均是可行的，因为
a
a
a
110 12 1 211
bs
❖ 纯螺位错在 ( 1 11) 面上分解
_
a
a
a
[110] [211] [121]
2
6
6
❖ 运动过程中，若前方受阻，
两个偏位错束集成全位错。
当杂质原子或其它因素使层
错面上某些地区的能量提高
时，该地区的扩展位错就会
变窄，甚至收缩成一个结点，
又变成原来的全位错，这个
现象称为位错的束集。 束集
可以看作位错扩展的反过程。
a
[211]
6
a
[110]
2
_
a
[12 1]
6
( 1 11)
a
[211]
6
_
a
[12 1]
6
( 1 11)
a
[211]
位错与位错密度名词解释
位错与位错密度名词解释
嘿，你知道啥是位错不？位错啊，就好比是材料世界里的小捣蛋鬼！位错就是晶体中的一种线状缺陷呀。
哎呀呀，你想想看，晶体就像是
一个整齐有序的大部队，而位错呢，就是那在队伍里捣乱的家伙，让
整个晶体的完美秩序出现了问题。
那位错密度又是什么呢？这就像是在说这个大部队里有多少个小捣
蛋鬼呀！位错密度就是单位体积晶体中所含位错线的总长度。
比如说，有的晶体里位错密度高，那就是小捣蛋鬼特别多，把整个局面都搞得
乱糟糟的；而有的晶体位错密度低，那就是小捣蛋鬼比较少，整体还
比较有序。
你说位错这玩意儿是不是很神奇？就好像我们生活中的一些小麻烦，虽然不起眼，但有时候却能产生很大的影响呢！“哎呀，怎么这里出了
个位错呀！”就像我们会说“哎呀，怎么这里出了个小问题呀！”
在材料的世界里，位错和位错密度可重要啦！它们能影响材料的各
种性能，比如强度、韧性等等。
就好比一个团队里，那些捣乱的人多了，团队的效率和成果可能就会受影响；但如果能合理地控制和利用
这些位错，也能让材料变得更出色呢！
我觉得位错和位错密度就像是材料世界里隐藏的密码，等着我们去
探索和解读。
只有深入了解它们，我们才能更好地掌握材料的特性，
让材料为我们的生活带来更多的便利和惊喜呀！。
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例1.4 已知位错环ABCD的柏氏矢量为b，外应力为为τ和σ，如下图中左图所示。
试求:
(1) 位错环的各边分别是什么位错？
(2) 设想在晶体中怎样才能得到这个位错环？
(3) 在足够大的外应力τ作用下，位错环将如何运动？
(4) 在足够大的拉应力σ作用下，位错环将如何运动？
解: (1)由位错线的方向与b之间的关系,可以判断：是右螺型位错,是左螺型位错。
是正刃型位错，是负刃型位错。
(2) 设想在完整晶体中有一个正四棱柱贯穿晶体的上、下表面,它和滑移面MNPQ交于
现在让上部的柱体相对于下部柱体滑移b,柱体以外的晶体均不滑移。
这样，就是在滑移面上已滑移区(环内)和未滑移区(环外)的边界，因而是一个位错环。
(3)在τ的作用下，位错环上部分晶体将不断沿x轴方向(即b的方向)运动,下部分晶体则反方向(沿- x轴方向)运动。
这种运动必然伴随着位错环的各边向环的外侧运动(即
,,和四段位错分别沿- z轴、+ x轴、+ z轴和- x轴方向运动)，从而导致位错环扩大。
(4)在拉应力的作用下，在滑移面上方的位错的半原子面和在滑移面下方的
位错的半原子面将扩大，即位错将沿- y轴方向运动,位错则沿y轴运
动。
而和两条螺型位错是不动的(因为螺型位错只能产生滑移运动，而不会产生攀移)，故位错环将如下图中右图所示。
讨论：位错运动有两种基本方式：滑移和攀移。
螺行位错只能滑移,而刃型位错既可滑移又可攀移。
例1.5均位于fcc铝的平面上。
因此，与的滑移是可能的。
(1) 画出平面并显示出单位滑移矢量和。
(2) 比较具有此二滑移矢量的位错线的能量。
解：(1)(111)平面及单位滑移矢量如右图所示。
(2)由于两者均有相同的滑移面，因此可使用相同的切变模量G。
若以单位长度位错线为基准，则
即
讨论：单位长度的位错，其应变能大致可表示为
例1.6若有两个柏氏矢量平行的刃型位错如下图左所示。
位错Ⅰ位于坐标原点，位错Ⅱ在点(x,y)处。
试求它们之间的相互作用力。
解：由下图中左图所示,两个位错都平行于z轴，其柏氏矢量b1和b2都与x轴同向。
两个位错位于平行的滑移面上，所以在b1位错的应力场中,只有τyx和σxx两个应力分量对b2位错有作用。
前者使b2位错受到沿x轴方向的滑移力F x,后者使b2位错受到沿y轴方向的攀移力F y（因为是压应力,引起正攀移）,即
讨论：由于刃位错只能在位错线与柏氏矢量构成的滑移面上滑移，所以F x是决定位错行为的作用力，F x的正负由x(x2- y2)项决定。
当x=0时,F x=0,作用力倾向于使同号位错垂直于滑移面排列起来。
当x=y时,F x=0,此时位错Ⅱ处在不稳定平衡状态。
当x>0,x>y时,F x>0,两位错互相排斥。
当x>0,x<y时,F x<0,两位错相互吸引，位错Ⅱ受到吸向y轴的力。
上述两同号位错的作用力，可用上图右示意图表示。
当两位错为异号时，它们的受力方向和
同号位错相反，稳定平衡与不稳定平衡位置互换。
例1.7假定某面心立方晶体可以开动的滑移系为，试回答下列问题。
(1) 给出引起滑移的单位位错的柏氏矢量，并说明之。
(2) 如果滑移是由纯刃型位错引起的，试指出位错线的方向；如果是由纯螺型位错引起的又怎样？
(3) 指出上述两种情况下，滑移时位错线运动的方向。
(4) 假定在该滑移系上作用一个大小为7×106N/m2的切应力，试计算单位刃型位错及单位螺型位错线受力的大小和方向(设晶格常数为a =0.2 nm)。
解：(1)单位位错的柏氏矢量为b=。
因为面心立方晶体中，在方向上原子间最短距离为。
(2)如果滑移由纯刃型位错引起，则位错线方向与b垂直，且应位于滑移面上，故为。
如果滑移由纯螺型位错引起，则位错线方向与b平行,为。
(3) 若为刃型位错，滑移时位错线的运动方向与位错线垂直,即与b一致,为。
若为螺型位错,滑移时位错线的运动方向与位错线和b垂直,为。
(4)
单位位错线上的作用力的大小为
对螺型位错，f的方向垂直于位错线，为；并指向未滑移区。
对刃型位错，f的方向也垂直于位错线，为；并指向未滑移区。
讨论：如果滑移是由纯刃型位错引起的，那么位错线的方向如何确定？有两种方法：一是由观察确定，由图可看出来；二是通过计算。
设位错线的方向为[uvw]，则由晶带定理有u+v+w=0
由两个晶向之间的夹角公式，则有
即
由式(2)可知v+w=0 v=-w
把式(3)带入式(2)可求得u=2w
故
所以位错线的方向为。
例1.7某单晶体受到一均匀切应力τ作用，其滑移面上有一柏氏矢量为b的位错环，如图所示（假设位错环线方向为ABCD）(1) 分析该位错环中各段位错的类型；(2) 指出刃型位错半原子面的位置；(3) 求各段位错线所受力的大小及方向；(4) 在切应力τ的作用下，该位错环将如何运动？其运动结果如何？
解：(1) 由位错线与柏氏矢量之间的关系可以判断：A，C点为纯刃型位错；B 点为纯螺型位错；其余为混合位错。
(2) A处的半原子面在滑移面的上方；C处的半原子面在滑移面的下方。
(3) 位错线上各点均受到F=τb的力，其方向为各点处的法线方向，并指向未滑移区。
(4) 在切应力τ的作用下，若位错环能够运动，它将不断扩大。
当位错环移出晶体时，上、下两部分晶体将产生一个b的宏观位移量。
例1.8设下图所示立方晶体中的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。
晶体中
有一条位错线def,段在滑移面上并平行于AB,段与滑移面垂直。
位错的柏氏矢量b与平行而与ef垂直。
(1) 欲使段位错线在ABCD滑移面上运动而不动，应对晶体施加怎样的应力？(2) 在上述应力作用下位错线如何运动?晶体外形如何变化? 解：(1) 应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ，τ的方向应与位错
线平行。
(2) 在上述切应力作用下，位错线将向左（或右）移动，即
沿着与位错线垂直的方向(且在滑移面上)移动。
由于不动，故
将沿着e点在滑移面旋转。
当位错线沿滑移面旋转360°后，晶体将沿柏氏矢量方向产生宽度为b的台阶。
说明：此题表明了L源的增值机制。
由于de上各点受力都为f=τb,
故各点的线速度v都相同，因而距极轴近的点，其角速度(ω=v/r,r——旋转半径)必大。
故de旋转过程中不可能保持直线形状，而会卷成一条平面螺旋线，其曲率半径随着滑移量的增加而不断减小，直到由位错的线张力而产生的恢复力和f 达到平衡为止。
例1.9若面心立方晶体中有b=的单位位移及的不全位错，此二位错相
遇产生反应。
(1) 此反应能否进行？为什么？2) 写出合成位错的柏氏矢量，并说明其
类型。
解：(1) 能够进行。
因为既满足几何条件：
又满足能量条件：
(2) b合=；该位错为弗兰克不全位错。
例1.10已知柏氏矢量b=0.25 nm,如果对称倾侧晶界的取向差θ=1°及10°，求晶界上位错之间的距离。
从计算结果可得到什么结论？
解：当θ=1°时，D= ＝≈14 nm而θ=10°时，D≈1.4
nm。
即位错之间仅有5～6个原子间距，此时位错密度太大。
说明当θ角较大时，晶界的位错模型已不适用了。