实际晶体中的位错演示文稿
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(c) 可以是刃型、螺型或混合型。
(d) 只能通过局部滑移形成。即使是刃型Shockley不 全位错也不能通过插入半原子面得到，因为插入半 原子面不可能导致形成大片层错区。
(e) 即使是刃型Shockley不全位错也只能滑移，不能 攀移，因为滑移面上部（或下部）原子的扩散不会 导致层错消失，因而有层错区和无层错区之间总是 存在着边界线，即肖克莱不全位错线。
Frank分位错的特点：
(a) 位于{111}晶面上，可以是直线、曲线和封闭环，但 是无论是什么形状，它总是刃型的。因为 b=1/3<111>和{111}晶面垂直。
(b) 由于b不是FCC的滑移方向，所以Frank分位错不 能滑移，只能攀移（只能通过扩散扩大或缩小）。 不再是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有层错 区和无层错区的边界。
(5)扩展位错的两个Shockley分位错在一定条件下可 以合并，形成一个螺型全位错，由此可以交滑移。
(3) 位错反应 由几个位错合成一个新位错或由一个位错分解为 几个新位错的过程称为位错反应。
位错反应能否进行决定于两个条件：
① 必须满足几何条件及柏氏矢量的守恒性，反应 前后诸位错的柏氏矢量和应相等，即
FCC中全位错滑移时原子的滑动路径 B层原子的滑动分两步：B→C→B
FCC晶体的全位错的柏氏矢量应为b=a/2<110>， 简写成b=1/2<110>。全位错的滑移面是{111}，刃型位 错的攀移面（垂直于滑移面和滑移方向的平面）是 {110}。
如图中FCC晶体的滑 移面为(111)晶面，柏氏 矢量方向为[110]晶向， b=1/2[110]；半原子面 (攀移面)为(110)晶面， 其堆垛次序为ababab…
位错线左侧的正常堆垛区的原子由B位置沿柏 氏矢量b2滑移到C位置，即层错区扩大，不全位错 向左滑移。肖克莱不全位错可以是刃型、螺型和混 合型。肖克莱不全位错可以滑移。
Shockley分位错的特点：
(a) 位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向，且小于孪 生方向上的原子间距:
(b) 不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有 层错区和无层错区的边界。
注意与Shockley分位错的特点进行比较。
扩展位错
定义： 将两个Shockley
分位错、中间夹着 一片层错的整个缺 陷组态称为扩展位 错。
扩展位错的柏氏矢量： b=b1+b2=1/2<110>
扩展位错是一个单位位错分解成的两个不全位错 中间夹住的一片层错的组态。
面心立方晶体的滑移及扩展位错
扩展位错的特点
晶体中的层错区与正常堆垛区的交界即是不全位 错。在面心立方晶体中，存在两种不全位错，即是肖 克莱(Shockley)不全位错和弗兰克(Frank)不全位错。
Shockley分位错的定义： 在FCC晶体中位于{111}晶面上柏氏矢量为
b=a/6<112> 的位错。
肖克莱(Shockley)不全位错(刃型)的结构
不全位错沿滑移面扫过之后，滑移面上下层原子 不再占有平常的位置，产生了错排，形成了堆垛层错 (Stacking fБайду номын сангаасult)。在密排面上，将上下部分晶体作适 当的相对滑移，或在正常的堆垛顺序中抽出一层或插 入一层均可形成层错。
层错破坏了晶体中正常的周期性，使电子发生 额外的散射，从而使能量增加，但是层错不产生点 阵畸变，因此层错能比晶界能低得多。
(f ) 即使是螺型肖克莱不全位错也不能交滑移，因 为螺型肖克莱不全位错是沿〈112〉方向，而不是沿 两个{111}面（主滑移面和交滑移面）的交线〈110〉 方向，故它不可能从一个滑移面转到另一个滑移面 上交滑移。
面心立方晶体中的Frank位错
除局部滑移外，通过抽出或插入部分{111}面也 可形成局部层错。如(a)图，从无层错区{111}面中抽 出部分{111} 面，堆垛次序由ABCABCABC…变为 ABCABABC …，从而产生了局部层错，其层错区与 正常堆垛区交界就是Frank位错。 其柏氏矢量为 b=a/3<111>。类似的，插入部分{111}面后也会形成 Frank位错。 Frank位错不能滑移，只能攀移。
(1)位于{111}面上，由两条平行的Shockley不全位 错中间夹着的一片层错区组成。
(2)柏氏矢量b=b1+b2=1/2<110>, b1和b2分别是肖克 莱不全位错的柏氏矢量，它们的夹角为60°。
(3)组成扩展位错的两个肖克莱不全位错由于交互 作用必然处于相互平行的位置，其间的距离d即层 错区的宽度，其值保持不变。 (4)扩展位错可在滑移面内滑移，但不能攀移。
[112]
将滑移面(111)水平放置，攀移面(110)则为垂直位置， FCC中刃型全位错如图所示。由于形成位错时不能改
变FCC的晶体结构，故在a层和b层之间必须插入b、a
两层半原子面才能形成全位错。
(2)不全位错
在实际晶体中，存在的柏氏矢量小于最短平移矢 量(即最近邻的两个原子间距)的位错叫部分位错。柏 氏矢量不等于最短平移矢量的整数倍的位错叫不全位 错。
实际晶体中的位错演示文稿
单位位错的柏氏矢量一定平行于各自晶体的最密 排方向。
面心立方结构：b为a/2<110>，b 2 a
2
密排六方结构： b为a/3<1120> b a
体心立方结构： b为a/2<111>
b 3a 2
纸面为滑移 面(111)，左侧为未滑移区，右侧为 已滑移区，均属正常堆垛，在已滑移区和未滑移区 的交界处存在一个单位位错。当位错线在滑移面扫 过之后，滑移面上下的原子排列整齐如旧。单位位 错滑移时，不破坏滑移面上下原子排列的完整性， 因此单位位错又称为完整位错。
金属中出现层错的几率与层错能的大小有关。 在层错能高的材料如铝中，则其中看不到层错； 在层错能低的材料如奥氏体不锈钢或α黄铜中，可 能形成大量的层错。见表7-4。
FCC中全位错滑移时原子的滑动距径B层原子 的滑动分两步：B→C→B
对于多层(111)面按 ABCABC…顺序堆垛而成 的FCC晶体，B层原子滑 移到C位置时就形成了一 层层错，增加了晶体的层 错能。如果层错能较小， 则B层原子会停留亚稳的C 位置；若层错能较大，则 B原子会连续滑移两次而 回到B位置。
(d) 只能通过局部滑移形成。即使是刃型Shockley不 全位错也不能通过插入半原子面得到，因为插入半 原子面不可能导致形成大片层错区。
(e) 即使是刃型Shockley不全位错也只能滑移，不能 攀移，因为滑移面上部（或下部）原子的扩散不会 导致层错消失，因而有层错区和无层错区之间总是 存在着边界线，即肖克莱不全位错线。
Frank分位错的特点：
(a) 位于{111}晶面上，可以是直线、曲线和封闭环，但 是无论是什么形状，它总是刃型的。因为 b=1/3<111>和{111}晶面垂直。
(b) 由于b不是FCC的滑移方向，所以Frank分位错不 能滑移，只能攀移（只能通过扩散扩大或缩小）。 不再是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有层错 区和无层错区的边界。
(5)扩展位错的两个Shockley分位错在一定条件下可 以合并，形成一个螺型全位错，由此可以交滑移。
(3) 位错反应 由几个位错合成一个新位错或由一个位错分解为 几个新位错的过程称为位错反应。
位错反应能否进行决定于两个条件：
① 必须满足几何条件及柏氏矢量的守恒性，反应 前后诸位错的柏氏矢量和应相等，即
FCC中全位错滑移时原子的滑动路径 B层原子的滑动分两步：B→C→B
FCC晶体的全位错的柏氏矢量应为b=a/2<110>， 简写成b=1/2<110>。全位错的滑移面是{111}，刃型位 错的攀移面（垂直于滑移面和滑移方向的平面）是 {110}。
如图中FCC晶体的滑 移面为(111)晶面，柏氏 矢量方向为[110]晶向， b=1/2[110]；半原子面 (攀移面)为(110)晶面， 其堆垛次序为ababab…
位错线左侧的正常堆垛区的原子由B位置沿柏 氏矢量b2滑移到C位置，即层错区扩大，不全位错 向左滑移。肖克莱不全位错可以是刃型、螺型和混 合型。肖克莱不全位错可以滑移。
Shockley分位错的特点：
(a) 位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向，且小于孪 生方向上的原子间距:
(b) 不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有 层错区和无层错区的边界。
注意与Shockley分位错的特点进行比较。
扩展位错
定义： 将两个Shockley
分位错、中间夹着 一片层错的整个缺 陷组态称为扩展位 错。
扩展位错的柏氏矢量： b=b1+b2=1/2<110>
扩展位错是一个单位位错分解成的两个不全位错 中间夹住的一片层错的组态。
面心立方晶体的滑移及扩展位错
扩展位错的特点
晶体中的层错区与正常堆垛区的交界即是不全位 错。在面心立方晶体中，存在两种不全位错，即是肖 克莱(Shockley)不全位错和弗兰克(Frank)不全位错。
Shockley分位错的定义： 在FCC晶体中位于{111}晶面上柏氏矢量为
b=a/6<112> 的位错。
肖克莱(Shockley)不全位错(刃型)的结构
不全位错沿滑移面扫过之后，滑移面上下层原子 不再占有平常的位置，产生了错排，形成了堆垛层错 (Stacking fБайду номын сангаасult)。在密排面上，将上下部分晶体作适 当的相对滑移，或在正常的堆垛顺序中抽出一层或插 入一层均可形成层错。
层错破坏了晶体中正常的周期性，使电子发生 额外的散射，从而使能量增加，但是层错不产生点 阵畸变，因此层错能比晶界能低得多。
(f ) 即使是螺型肖克莱不全位错也不能交滑移，因 为螺型肖克莱不全位错是沿〈112〉方向，而不是沿 两个{111}面（主滑移面和交滑移面）的交线〈110〉 方向，故它不可能从一个滑移面转到另一个滑移面 上交滑移。
面心立方晶体中的Frank位错
除局部滑移外，通过抽出或插入部分{111}面也 可形成局部层错。如(a)图，从无层错区{111}面中抽 出部分{111} 面，堆垛次序由ABCABCABC…变为 ABCABABC …，从而产生了局部层错，其层错区与 正常堆垛区交界就是Frank位错。 其柏氏矢量为 b=a/3<111>。类似的，插入部分{111}面后也会形成 Frank位错。 Frank位错不能滑移，只能攀移。
(1)位于{111}面上，由两条平行的Shockley不全位 错中间夹着的一片层错区组成。
(2)柏氏矢量b=b1+b2=1/2<110>, b1和b2分别是肖克 莱不全位错的柏氏矢量，它们的夹角为60°。
(3)组成扩展位错的两个肖克莱不全位错由于交互 作用必然处于相互平行的位置，其间的距离d即层 错区的宽度，其值保持不变。 (4)扩展位错可在滑移面内滑移，但不能攀移。
[112]
将滑移面(111)水平放置，攀移面(110)则为垂直位置， FCC中刃型全位错如图所示。由于形成位错时不能改
变FCC的晶体结构，故在a层和b层之间必须插入b、a
两层半原子面才能形成全位错。
(2)不全位错
在实际晶体中，存在的柏氏矢量小于最短平移矢 量(即最近邻的两个原子间距)的位错叫部分位错。柏 氏矢量不等于最短平移矢量的整数倍的位错叫不全位 错。
实际晶体中的位错演示文稿
单位位错的柏氏矢量一定平行于各自晶体的最密 排方向。
面心立方结构：b为a/2<110>，b 2 a
2
密排六方结构： b为a/3<1120> b a
体心立方结构： b为a/2<111>
b 3a 2
纸面为滑移 面(111)，左侧为未滑移区，右侧为 已滑移区，均属正常堆垛，在已滑移区和未滑移区 的交界处存在一个单位位错。当位错线在滑移面扫 过之后，滑移面上下的原子排列整齐如旧。单位位 错滑移时，不破坏滑移面上下原子排列的完整性， 因此单位位错又称为完整位错。
金属中出现层错的几率与层错能的大小有关。 在层错能高的材料如铝中，则其中看不到层错； 在层错能低的材料如奥氏体不锈钢或α黄铜中，可 能形成大量的层错。见表7-4。
FCC中全位错滑移时原子的滑动距径B层原子 的滑动分两步：B→C→B
对于多层(111)面按 ABCABC…顺序堆垛而成 的FCC晶体，B层原子滑 移到C位置时就形成了一 层层错，增加了晶体的层 错能。如果层错能较小， 则B层原子会停留亚稳的C 位置；若层错能较大，则 B原子会连续滑移两次而 回到B位置。