位错理论4-位错的交割与割阶

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带割阶位错的运动
割阶即使是可动割阶，也要给位错运动 增加阻力。 螺位错交割后形成的螺位错，只能被螺 位错拖着攀移，而不能随其滑移。对 位错运动的阻力很大
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带小割阶的位错运动
小割阶：1~2个原子间距
被螺位错拖动，而割阶（） 刃位错）沿原滑移面方向 运动只能通过攀移来实现 结果：留下一串空位或间 隙原子
可动割阶：能随位错一 起滑移——割阶的滑移 方向与原位错滑移方向 一致。 不可动割阶：不能随位 错一起滑移
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Dislocation Jog
割阶的最终状态——一定是刃位错
S1不垂直于S2 (b1不平行于n2) Kink: OO’
OO' OO" O" O' OO"与CD 重合 OO' OO" O" O' O" O'平行于 n2 O" O'平行于n
PP’和QQ’的柏氏矢量与其位错线垂直,所以 PP’和QQ’是刃位错 PP’和QQ’的滑移面不同于其原位错线的滑移 面; 所以: PP’和QQ’是不可动割阶 30
螺位错与螺位错的交割
b1⊥ b2:
PP’和QQ’的柏氏矢量与其位错线垂直,所以 PP’和QQ’是刃位错 PP’和QQ’的滑移面不同于其原位错线的滑移 面; 所以: PP’和QQ’是不可动割阶 31
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滑移面为(100)位错b1 和b3
交割 b1的滑移面(100)的法向 n1=[100]
b3平行于n1 所以： b1被b3交割后发生扭折 扭折的滑移面为(011)，不是原 位错滑移面形成jog 因为位错b1的位错线为[011] 所以：当b1在(100)滑移面上沿 [0-11]方向滑移时，柏氏矢量 为[100]的jog也可在(011)上沿 [0-11]方向滑移可动jog 22
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Step 3:
断定形成割阶后，进一步分析割阶的大 小和性质。 滑移方向与原滑移方向一致——可动 割阶 滑移方向与原滑移方向不一致——不 可动割阶
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滑移面为(100)位错b1 和b2
交割 b1的滑移面(100)的法向 n1=[100]
b1和b2不垂直，且n1垂直于b2 所以： b1被b2交割后发生扭 折 扭折的滑移面由b1和b2决定， 即正好是原位错滑移面不形 成jog
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Dislocation Jog
割阶的最终状态——刃位错
割阶 OO’的滑移面S3不一定 在S1上（ S3由b1 和b2 构成） 割阶的最终状态O”O’的滑移 面由b2 和b1 ·n2(b1在 n2上的矢
量分量)决定
所以： 原位错为刃位错：滑移面 为S4可动割阶（滑移方向同
CD滑移方向）
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带中割阶的位错运动
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带大割阶的位错运动
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带小割阶的位错运动
比尔弼法则——判断点缺陷性质
AB为右螺位错，OO’的滑移面是由OO’和其柏 氏矢量所构成的平面，即S1 使用右手：手指沿OO’方向，拇指指向位错线方 向（O’B），手背沿OO’帖在S1上手背的法 向为多于半原子面上 OO’为正攀移——间隙原子
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带中割阶的位错运动
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刃位错与螺位错的交割
b1⊥ b2:
因为： PP’的滑移方向同b1的 滑移方向 所以： PP’是可动割阶 QQ’的柏氏矢量与其位错线垂 直,所以QQ’是刃位错 QQ’的滑移面为XQQ’Y;而XY 的滑移面为纸面; 所以: QQ’是不可动割阶
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螺位错与螺位错的交割
b1⊥ b2:
位错的交割
不同滑移面上任意两个位错相遇，都会受 到相互应力场的阻碍；外力足够大时，两 相遇位错便交叉通过. 两位错交叉通过的行为——intersection
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Intersection of Dislocation
位错的交割
b1位错AB滑移面——S1 b2位错CD滑移面——S2——林位错
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证明：
O "O '// n 2 (原位错滑移面的法向 ) 即O "O ' 原位错滑移面 又 O "O 的柏氏矢量是 ' b2 b 2 原位错滑移面 b 2 原位错位错线 O "O 为纯刃型位错 ' 得证
OO' OO" O" O' OO"与CD重合 O" O'平行于n 2
柏氏矢量相互平行的两个刃位错的交割 b1∥ b2:
结论：两个位错交割，当被交割位错的滑 移面与运动位错的柏氏矢量平行时，即
b 2 n1 0
只能形成扭折而不形成割阶！
Kink only！
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柏氏矢量相互垂直的两个刃位错的交割 b1⊥ b2:
b1 b 2 0 n1 b 2 0
2
OO' OO" O" O' OO"与CD重合 O" O'平行于n 2
OO"与CD重合
OO”是OO’在n2上的投影 位错CD上的割阶的最终状态矢量为O”O’=另一位错AB 的柏氏矢量（ b1 ）在被交割的位错滑移面S2的法向上 的投影。 11
证明：
割阶的最终状态矢量 是刃型位错？
不形成kink
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Step 1:
一个位错被另一个位错交割后是否发生扭折， 只要看这个位错的滑移面在另一个位错通过 后是否形成台阶。
n 2 // b1 b1 b 2
形成kink
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一对扭折的侧向扩展
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Step 2:
一个位错被另一个位错交割后如果发生 了扭折，它能否成为割阶，只要看扭折 线段在不在原位错的滑移面上。 在：kink 不在：jog
螺位错与螺位错的交割
b1⊥ b2:
PP’和QQ’的柏氏矢量与其位错线垂直,所以 PP’和QQ’是刃位错 PP’和QQ’的滑移面不同于其原位错线的滑移 面; 所以: PP’和QQ’是不可动割阶 32
螺位错的交割——小结
螺位错的交割形成——不可动割阶
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目录
位错交割与割阶 位错交割与割阶的分析方法 典型的位错交割 带割阶的位错运动
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位错的交割
位错AB和CD相遇较大外力作用下发生 交割 AB交CD而过 ABA’B’ CD发生扭折C’O’OD
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位错的交割
AB在滑移面上通过S1面的上、下晶体产 生一个b1的相对滑移与S1相交的晶面S2必 然发生扭折形成台阶 台阶面S3在S1上，并与b1平行；台阶面的宽 度等于b1。
原位错为螺位错：滑移面 为S5不可动割阶（滑移方向
与CD滑移方向不同）
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目录
位错交割与割阶 位错交割与割阶的分析方法 典型的位错交割 带割阶的位错运动
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Step 1:
一个位错被另一个位错交割后是否发生扭折， 只要看这个位错的滑移面在另一个位错通过 后是否形成台阶。
n1 b 2 b1 b 2
位错理论IV
——位错的交割与割阶
Biblioteka Baidu
朱旻昊 材料先进技术教育部重点实验室
2006年3月
目录
位错交割与割阶 位错交割与割阶的分析方法 典型的位错交割 带割阶的位错运动
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Intersection of Dislocation
林位错的概念：
穿过某一晶面的若干位错，称为此晶面的 “林位错(Dislocation forest)”
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位错的交割
在S2面上的CD因扭折折线C’O-OO’-O’D 折线段OO’=b1。 OO’是位错线 因为是位错CD的一部分 OO’的柏氏矢量 为b2 OO’是刃位错
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位错的交割
OO’ 与b2构成的平面——S3——b1与b2构成 的平面 OO’——位错的割阶(dislocation jog)
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目录
位错交割与割阶 位错交割与割阶的分析方法 典型的位错交割 带割阶的位错运动
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柏氏矢量相互平行的两个刃位错的交割 b1∥ b2:
形成的扭折：PP’和QQ’ PP’和QQ’的位错线平行于 其位错线初始状态为screw dis. 均在原滑移面上不形 成 jog
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XY位错不形成kink 因为： 所以： 只有位错AB形成kink 又因为：S3(b1和b2决定)与S2不是 同一晶面PP’是jog
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柏氏矢量相互垂直的两个刃位错的交割
b1⊥ b2:
因为： PP’的滑移方向同b1的滑移方向 所以： PP’是可动割阶
结论：
当一个位错的柏氏矢量及滑移面的法向同时与另一个 位错的柏氏矢量垂直时，被另一位错交割后不发生如 何变化。 两刃位错交割所产生的割阶一定是可动割阶，即只增 加位错运动的阻力，不妨碍位错滑移。
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Dislocation Jog
位错割阶：
位错运动时扭折线段不消失，形成割阶(jog)
割阶形成的条件：
OO’滑移面S3与原位错滑 移面是否重合 重合: 原位错运动时， oo’会被拉直而消失 “扭折(kink)” 不重合:原位错运动时， oo’不会消失“割 阶”
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Dislocation Jog 割阶的分类：