晶体缺陷-线缺陷讲解
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（2）线缺陷：特征是在两个方向上尺寸很小，另外一 个方向上延伸较长。如各种位错；
（3）面缺陷：特征是在一个方向上尺寸很小，另外两 个方向上扩展很大。如晶界、孪晶界等。
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二.位错（dislocation)
2.1 位错的定义：晶体的线缺陷表现为各种
类型的位错。即晶体中某处一列或若干列原 子有规律的错排。
12
三.柏氏矢量
(a) 实际晶体
(a) 理想晶体
13
三.柏氏矢量
3.2百度文库右手法则（确定刃型位
错的正负）： 先人为的规定位错线方向，
用右手的拇指、食指和中指构 成直角坐标，以食指指向位错 线的方向，中指指向柏氏矢量 的方向，则拇指的指向代办多 余半原子面的位向，且规定拇 指向上者为正刃型位错；反之 为负刃型位错。
3.1 柏氏矢量的确定：柏氏矢量可通过
柏氏回路（Burgers circuit）来确定。 在含有位错的实际晶体中作一个包含位 错发生畸变的回路，然后将这同样大小 的回路置于理想晶体中，此时回路将不 能封闭，需引一个额外的矢量b连接回路 ，才能使回路闭合，这个矢量b就是实际 晶体中位错的柏氏矢量。如图所示： a ）实际晶体（b) 完整晶体
D
b’ a’
C
B ba
10
二.位错（dislocation)
然而实际晶体中存在的位错往往是混合 型位错，兼具刃型位错和螺型位错的特征。
其滑移矢量既不平行也不垂直于位错线 ，而与位错线相交成任意角度。每一小段位 错线都可分解为刃型和螺型两个分量。
11
三.柏氏矢量
柏氏矢量（Burgers vector）是描述 位错实质的重要物理量
14
三.柏氏矢量
3.3 柏氏矢量的特征 （1）用柏氏矢量可判断位错的类型。柏氏矢量与位错
线垂直者为刃型位错，平行者为螺型位错，既不垂 直又不平行者为混合位错； （2）柏氏矢量反映位错区域点阵畸变总累积的大小。 柏氏矢量越大，位错周围晶体畸变越严重；
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三.柏氏矢量
（3）用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大小。位 错运动导致晶体滑移时，滑移量大小即柏氏矢量b， 滑移方向即为柏氏矢量的方向；
（1）有一个额外的半原子面；
（2）刃型位错线可理解为晶体中已滑 移区与未滑移区的边界线；
（3）滑移面必定是同时包含有位错线 和滑移矢量的平面，在其他面上不 A 能滑移；
（4）晶体中存在刃型位错之后，位错 周围的点阵发生弹性畸变；
（5）在位错线周围的过渡区（畸变区 ）每个原子具有较大的平均能量。
H D
材料科学基础 晶体缺陷——线缺陷
目录
1 晶体缺陷概述 2 位错 3 柏氏矢量 2 位错的运动
2
一.晶体缺陷概述
• 1.1 缺陷的定义：实际晶体中，晶体结构
偏离理想结构的情况。
• 1.2 缺陷产生原因：
• （1）原子（或离子、分子）的热运动； • （2）晶体中杂质的影响； • （3）晶体的形成条件、冷热加工过程以及辐
G
F
C
E
B
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二.位错（dislocation)
2.2.2 螺型位错
晶体中已滑移区与未滑移区的边界线平行于滑移方向
螺型位错的结构如右图所示,在 aa’右边晶体的上下层原子相对错 动了一个原子间距，而在bb’和 aa’之间出现了一个约有几个原子 间距宽的、上下层原子位置不相吻 合的过渡区，这里原子的正常排列 A 遭到破坏。bb’为位错线，以它为 轴线，从a开始，按顺时针方向依 次连接此过渡区的各原子，则其走 向与一个右螺旋线的前进方向一样 。
错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断 地作少量的位移（小于一个原子间距）而逐步实现 的。（刃型位错和螺型位错均可发生） 4.2 位错的攀移
刃型位错在垂直于滑移面的方向上运动，即发 生攀移。实质上就是构成刃型位错的多余半原子面 的扩大或缩小。（螺型位错没有多余的半原子面， 因此不会发生攀移运动）
H
F
D
C E
上下两部分晶体之间产生了原 A
B
子错排，故称“刃型位错”多
余的半排原子面与滑移面的交
线EF就称作刃型位错线。
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二.位错（dislocation)
如图，多余的半排原 子面的插入使上半部 分晶体中的原子受到 挤压，而下半部分晶 体中的原子受到拉伸
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二.位错（dislocation)
刃型位错的特点：
18
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射等因素的影响。
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一.晶体缺陷概述
1.3 晶体缺陷的影响：
（1）对晶体的性能，如屈服强度、断裂强度 、塑性、电阻率、磁导率等都有很大的影响 ；
（2）晶体缺陷还与扩散、相变、塑性变形、 再结晶、氧化、烧结等有着密切关系。
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一.晶体缺陷概述
1.4 缺陷分类（根据晶体缺陷的几何特征分）：
（1）点缺陷：特征是在三维空间的各个方向上尺寸都 很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺度。如肖特 基缺陷、间隙原子；
（4）若位错可分解，则分解后各分位错的柏氏矢量之 和等于原位错的柏氏矢量。
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四.位错的运动
位错的重要性质之一是它可以在晶体中运动， 而晶体宏观的塑性变形是通过位错运动来实现的。
位错的运动方式有两张最基本形式，即滑移和 攀移。
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四.位错的运动
4.1 位错的滑移 位错的滑移是在外加切应力的作用下，通过位
2.2 位错的基本类型：从位错的几何结构来
看，可将它们分为两种基本类型，即刃型位 错和螺型位错。
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二.位错（dislocation)
2.2.1 刃型位错
晶体中已滑移区与未滑移区的边界线垂直于滑移方
向。
刃型位错的结构如右图所示，
G
在晶面ABCD上半部存在多余的 半排原子面EFGH，这个半原子 面中断于ABCD面上的EF处，像 一刀刃插入晶体中，使ABCD面
（3）面缺陷：特征是在一个方向上尺寸很小，另外两 个方向上扩展很大。如晶界、孪晶界等。
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二.位错（dislocation)
2.1 位错的定义：晶体的线缺陷表现为各种
类型的位错。即晶体中某处一列或若干列原 子有规律的错排。
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三.柏氏矢量
(a) 实际晶体
(a) 理想晶体
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三.柏氏矢量
3.2百度文库右手法则（确定刃型位
错的正负）： 先人为的规定位错线方向，
用右手的拇指、食指和中指构 成直角坐标，以食指指向位错 线的方向，中指指向柏氏矢量 的方向，则拇指的指向代办多 余半原子面的位向，且规定拇 指向上者为正刃型位错；反之 为负刃型位错。
3.1 柏氏矢量的确定：柏氏矢量可通过
柏氏回路（Burgers circuit）来确定。 在含有位错的实际晶体中作一个包含位 错发生畸变的回路，然后将这同样大小 的回路置于理想晶体中，此时回路将不 能封闭，需引一个额外的矢量b连接回路 ，才能使回路闭合，这个矢量b就是实际 晶体中位错的柏氏矢量。如图所示： a ）实际晶体（b) 完整晶体
D
b’ a’
C
B ba
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二.位错（dislocation)
然而实际晶体中存在的位错往往是混合 型位错，兼具刃型位错和螺型位错的特征。
其滑移矢量既不平行也不垂直于位错线 ，而与位错线相交成任意角度。每一小段位 错线都可分解为刃型和螺型两个分量。
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三.柏氏矢量
柏氏矢量（Burgers vector）是描述 位错实质的重要物理量
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三.柏氏矢量
3.3 柏氏矢量的特征 （1）用柏氏矢量可判断位错的类型。柏氏矢量与位错
线垂直者为刃型位错，平行者为螺型位错，既不垂 直又不平行者为混合位错； （2）柏氏矢量反映位错区域点阵畸变总累积的大小。 柏氏矢量越大，位错周围晶体畸变越严重；
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三.柏氏矢量
（3）用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大小。位 错运动导致晶体滑移时，滑移量大小即柏氏矢量b， 滑移方向即为柏氏矢量的方向；
（1）有一个额外的半原子面；
（2）刃型位错线可理解为晶体中已滑 移区与未滑移区的边界线；
（3）滑移面必定是同时包含有位错线 和滑移矢量的平面，在其他面上不 A 能滑移；
（4）晶体中存在刃型位错之后，位错 周围的点阵发生弹性畸变；
（5）在位错线周围的过渡区（畸变区 ）每个原子具有较大的平均能量。
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材料科学基础 晶体缺陷——线缺陷
目录
1 晶体缺陷概述 2 位错 3 柏氏矢量 2 位错的运动
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一.晶体缺陷概述
• 1.1 缺陷的定义：实际晶体中，晶体结构
偏离理想结构的情况。
• 1.2 缺陷产生原因：
• （1）原子（或离子、分子）的热运动； • （2）晶体中杂质的影响； • （3）晶体的形成条件、冷热加工过程以及辐
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F
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二.位错（dislocation)
2.2.2 螺型位错
晶体中已滑移区与未滑移区的边界线平行于滑移方向
螺型位错的结构如右图所示,在 aa’右边晶体的上下层原子相对错 动了一个原子间距，而在bb’和 aa’之间出现了一个约有几个原子 间距宽的、上下层原子位置不相吻 合的过渡区，这里原子的正常排列 A 遭到破坏。bb’为位错线，以它为 轴线，从a开始，按顺时针方向依 次连接此过渡区的各原子，则其走 向与一个右螺旋线的前进方向一样 。
错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断 地作少量的位移（小于一个原子间距）而逐步实现 的。（刃型位错和螺型位错均可发生） 4.2 位错的攀移
刃型位错在垂直于滑移面的方向上运动，即发 生攀移。实质上就是构成刃型位错的多余半原子面 的扩大或缩小。（螺型位错没有多余的半原子面， 因此不会发生攀移运动）
H
F
D
C E
上下两部分晶体之间产生了原 A
B
子错排，故称“刃型位错”多
余的半排原子面与滑移面的交
线EF就称作刃型位错线。
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二.位错（dislocation)
如图，多余的半排原 子面的插入使上半部 分晶体中的原子受到 挤压，而下半部分晶 体中的原子受到拉伸
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二.位错（dislocation)
刃型位错的特点：
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射等因素的影响。
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一.晶体缺陷概述
1.3 晶体缺陷的影响：
（1）对晶体的性能，如屈服强度、断裂强度 、塑性、电阻率、磁导率等都有很大的影响 ；
（2）晶体缺陷还与扩散、相变、塑性变形、 再结晶、氧化、烧结等有着密切关系。
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一.晶体缺陷概述
1.4 缺陷分类（根据晶体缺陷的几何特征分）：
（1）点缺陷：特征是在三维空间的各个方向上尺寸都 很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺度。如肖特 基缺陷、间隙原子；
（4）若位错可分解，则分解后各分位错的柏氏矢量之 和等于原位错的柏氏矢量。
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四.位错的运动
位错的重要性质之一是它可以在晶体中运动， 而晶体宏观的塑性变形是通过位错运动来实现的。
位错的运动方式有两张最基本形式，即滑移和 攀移。
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四.位错的运动
4.1 位错的滑移 位错的滑移是在外加切应力的作用下，通过位
2.2 位错的基本类型：从位错的几何结构来
看，可将它们分为两种基本类型，即刃型位 错和螺型位错。
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二.位错（dislocation)
2.2.1 刃型位错
晶体中已滑移区与未滑移区的边界线垂直于滑移方
向。
刃型位错的结构如右图所示，
G
在晶面ABCD上半部存在多余的 半排原子面EFGH，这个半原子 面中断于ABCD面上的EF处，像 一刀刃插入晶体中，使ABCD面