材料科学基础第四章6-2位错和点缺陷之间的交互作用.pptVIP

* 4、位错攀移的增殖机制 (1)、L型位错源 A B C ?x ?x 讨论： 位错扫过的区域是局部攀移区（不是局部滑移区） 不论位错BC运动到什么位置，均为刃位错 位错BC每扫过360°，位错BC就沿着BA上升一段距离b * (2)、U型位错源 Bardeen-Herring位错源 (B－H位错源) ?x ?x A B C D A B C D * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * §4-14 位错和点缺陷之间的交互作用 Interaction between dislocation and point defect 一、刃位错和点缺陷的交互作用 假设：点缺陷?晶体的过程为：ra′? ra的球形空洞中 体积变化： 意义 错配度?： 点缺陷与位错之间的相互做用能 * isostatic stress pure shear stress 正应力做功 (改变体积), 剪切应力不做功 (对于球形点缺陷，没有形状改变). 刃位错 * 0 0 x x 续上页： 球形张量 引起体积变化 偏斜张量 引起形状变化 * 二、刃位错的应力场 刃位错的应力场为： * 位错和点缺陷的交互作用力： E(x, y)－－势函数 F(x, y)－－力函数 二者是共轭调和函数 根据柯西－黎曼方程可由势函数和力函数中的一个求出另一个。 P(x,y) x y * 可得出一系列等能面，如下图所示。 * 二、点缺陷的分布（柯氏气团） 刃位错与点缺陷的交互作用能： 讨论： 当? = ?/2时，交互作用能达到极大值 当? = 3?/2时，交互作用能达到极小值 所以，点缺陷都倾向于分布（偏聚segregation）在正刃位错的下方（刃位错附近的拉应力区） * 柯氏气团（Cottrell atmosphere）： －－偏聚在刃位错张应力区的一团间隙原子 钉扎（pinning）－－柯氏气团对位错的束缚作用 脱钉（depinning）－－钉扎的位错脱离柯氏气团的束缚 * 三、后果 由于柯氏气团对位错的钉扎作用，在开始屈服时，需要的应力较高，有一个明显的、较高的屈服点（上屈服点），当位错一旦脱钉时，位错变成自由位错，需要的应力减小，因此屈服点应力下降（下屈服点） 1、明显屈服 (sharp yielding)－－BCC * 2、应变时效 (strain aging)－－BCC BCC金属在拉伸发生塑性变形后不久，卸载后，若立即加载，则应力－应变曲线又沿原路上升；但若卸载后，放置一段时间，再加载，则应力－应变曲线又出现一个更高的屈服点。 ? ? * 理想单晶 非晶态 完全退火金属 加工过程后(1011 ~1012/cm2) 106/cm2 加工硬化 位错密度与加工硬化 * ? ? b: 沿着位错线杂质原子的间距 脱钉力的计算： * Let , get : ? ? By: * 讨论： 柯氏气团是BCC金属出现明显屈服现象的基本原因，但在其它类型的金属中，由于其它原因也会出现明显屈服现象； 实际上点缺陷并非是严格的球形，它进入晶体后不仅引起体积变化，还会引起形状变化，因此除了正应力以外，剪应力也要做功； 柯氏气团对明显屈服和应变时效效应的作用温度不能太高或太低。 * §4-15 位错起源与增殖 Source and multiplication of dislocations 引 言： 问题： 为什么会形成位错？ 位错的起源是什么？如何萌生的？ 位错为什么会增殖？ * 一、位错的起源 Born of dislocations： 材料在凝固、固态冷却、外延生长等过程中都可能萌生位错。 以空位为例： * 二、位错源及增殖机制 Multiplication mechanisms： 1、L 型位错源（L–shape） 极轴位错 Pole disl. 扫动位错 Sweeping disl. A B C A B C A B C A B C I II III IV * 线张力 Line tension 所以，由于线张力的作用，弯曲的位错尽可能伸直（缩短长度） 定义：增加单位长度的位错，所引起的位错弹性能的变化。 * * L型位错源增殖机制演示图： 讨论： 扫动位错在滑移过程中，类型是不断变化的 A B C 扫动位错绕极轴作旋转运动，但晶体自始至终都是沿 b 的方向滑移 * 2、U 型位错源（U–shape） A B C D Frank-Read位错源（F－R位错源） * =pinning point F－R位错源增殖机制： * F－R位错源增殖机制演示图： * F－R位错源增殖机制演示图： *