(材料科学基础)位错反应和扩展位错

❖ 位错反应－位错之间相互转换(即柏氏矢量的合成与分 解)。
4. 位错反应
位错反应能否进行取决于两个条件：
➢ ①几何条件：反应前的柏氏矢量和等于反应后的柏氏矢量和。
b前 b后
注意：b的方向与规定的ξ的正向有关。 所以位错反应中，一般规定反应前位 错线指向节点，反应后离开节点。
b2
b1
b3
➢ ②能量条件：反应后诸位错的总能量小于反应前诸位错的总 能量，这是热力学定律所要求的。
α
uuur DA
1
[110]
2
uuur AB
uuur DB
uuur DA
1
[0
11]
2
(a)
B
C
(d)
δ
uuur DB
1
[101]
2
uuur BC
uuur DC
uuur DB
1
[110]
2
γ
β
uuur DC
1
[011]
2
uuur AC
uuur DC
uuur DA
1
[101]
D
2
(c)
(b)
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D
罗-罗向量就是fcc中全位错的12个可能的柏氏矢量
6
uuur D
1
[112]
uuur B
1
[12
1]
6
B
6
6
α (a)
C
(d)
δ
uuur C
1
[1
12]
6
uuur C
1
[2
1
1]
6
uuur D
1 [121]
6
uuur D
1
[211]
6
γ
β
(c)
(b)
D
A
D
不对应的罗-希向量是fcc中24个Shockley不全位错的柏氏矢量
3、对应的罗-希向量
4个顶点到它所对的三角形中点的连线代表8个1/3＜111＞ 型的滑移矢量。根据矢量合成规则可以求出对应的罗－希向量：
b b1 b2
满足
能量条件： 4a2 a2 a2
b2
b
2 1
b22
∴ 反应能进行
满足
4. 位错反应
例：fcc中，柏氏矢量为 a 121 的位错能否分解成单位位错？
2
结构条件： a [121] a [110] a [011] 满足
2
2
2
能量条件：
3a2 a 2 a 2
2
22
满足
a [121] 2
2、不对应的罗-希向量
由四面体顶点（罗马字母）和通过该顶点的外表面中心（不 对应的希腊字母）连成的向量：
这些向量可以由三角形重心性质求得
uuur A
1
[2 11]
6
uuur B
1
[21
1]
6
D
uuur A
1
[121]
6
uuur B
1
[112]
6
uuur C
1 [12 1]
uuur A
1
[1
12]
分别对应A、B、C、D四个顶点所对的面。这样A、B、C、D、 α、
β、γ、δ等8个点中的每2个点连成的向量就表示了fcc晶体中所有重 要位错的柏氏矢量。
1) 汤普森四面体
A(1 , 1 , 0) 22
B(1 , 0, 1) 22
C(0, 1 , 1) 22
D(0, 0, 0)
(1 , 1 ,1)
663
6
3
uuur
1
[110]
1
uuur DA
6
3
uur
1 [1
10]
1
uuur CB
6
3
uuur
1
[101]
1
uuur DB
(1 ,1, 1)
636
(1 , 1 , 1)
366
(1 , 1 , 1)
333
(a) BDC (11 1)
(b) ADC (1 1 1)
(c) ABD (1 11)
(d ) ABC (111)
C
B
αδ
β Dγ
A
1) 汤普森四面体
1、罗-罗向量
D
由四面体顶点A、B、C、D
（罗马字母）连成的向量：
只滑不攀
弗兰克位错
a 3
111
纯刃
｛111｝面 上任意曲线
只攀不滑
4. 位错反应
4❖. 实位际错晶反体应中(，di组slo态ca不tio稳n定的位错可以转化为组态稳定 re的ac位ti错on;) ：
❖ 具有不同b的位错线可以合并为一条位错线；反之， 一条位错线也可以分解为两条或多条具有不同b的位 错线。
a [110] 2
a [011] 2
5. 面心立方晶体中的位错
1) 汤普森四面体
Thompson四面体：可以帮助 确定fcc结构中的位错反应。
A(12
1 2
0)
B(12 0 12)
C(0
1 2
12)
D(000)
1) 汤普森四面体
α β
γ
(b) 四面体外表面中心位置
1) 汤普森四面体
c）汤普森四面体的展开
112
a 3
111
a 2
110
③两个全位错合并成另一全位错。
a 2
011
a 2
10
1
a 2
110
④两个位错合并重新组合成另两个位错，如体心立方中：
a100
a010
a 2
111
a 2
111
4. 位错反应
[100]
[100]
b 2a[100]
b1 a[100] b2 a[100]
上例中： 结构条件： 2a[100] a[100] a[100]
D
uuur
A
uuur AB
uuur
B
1
[0
11]
1
[21
1]
1
[1
11]
2
6
3
uuur
B
uuur BC
uuur
C
1
[110]
1 [1
12]
1 [11
1]
α
2
6
3
B
(a) (d)
C
uuur
C
uuur CA
uuur
A
1
[10
1]
1
[121]
1
[1
1
1]
δ
2
6
3
uuur
D
uuur DA
uuur
A
1 [110]
第 三 章 晶 体 缺 陷 （六）
——实际晶体结构中的位错
烟台大学 秦连杰 E-mail：lianjieqin@126.com
面心立方晶体中的典型位错
位错名称 柏氏矢量 位错类型 位错线形状
全位错
a 2
110
刃、螺、混
空间曲线
可能运动方式 滑移、攀移
肖克莱位错
a 6
112
刃、螺、混
｛111｝面 上任意曲线
1
[1 12]
1 [111]
γ
β
2
6
3
(c)
(b)
D
A
D
对应的罗－希向量就是fcc中8个Frank不全错的柏氏矢量。
4、希-希向量
所有希－希向量也都可以根据向量合成规则求得：
uuur
uuur
C
uuur
C
1
[121]
1
[1
12]
1
[01
1]
1
uuur BA
6
6
6
3
同理可得：uur
1
[10
1]
1
uuur CA
Q Ee b2
b前2 b后2
4. 位错反应
①一个位错分解成两个或多个具有柏氏矢量的位错，面心立方晶体中一
个全位错分解成两个肖克莱不全位错。
a 2
110
a 6
211
a 6
12
1
②两个或多个具有不同柏氏矢量的不全位错合并成一个全位错，一个肖
克莱不全位错和一个弗兰克不全位错合并成一个全位错。
a 6
1 [211] 6
1 6 [121]
1) 汤普森四面体
用于表示fcc晶体中的位错反应
Thompson四面体在fcc晶胞中的位置：D点在坐标原点，其余 顶点的坐标分别为，A(1/2, 0, 1/2)，B(0, 1/2, 1/2)，C(1/2, 1/2, 0)。四 面体4个外表面（等边三角形）的中心分别用α、β、γ、δ表示，并