材料科学基础第四章3-2位错的运动.pptVIP

* §4-6 位错的运动 Movement of dislocation 一、刃型位错的运动 两种运动方式：滑移和攀移 考察内容：单个位错的运动方式、运动面、运动方向、位错运动与晶体宏观变形及受力的关系。 1、滑移 glide * * 滑移是位错运动的结果 * * 刃位错滑移的规律： 即，位错扫过整个滑移面时，整个晶体（或滑移面两边的原子）的相对位移量为 运动面： 方向： 运动量： * 虽然晶体滑移是位错运动的结果，但晶体滑移的量（宏观）并不等同于位错运动的量。 即位错运动的距离与晶体运动（晶体中原子的运动）的距离是两码事。 讨论： * 在高温下原子的扩散或外加应力的作用下，位错的半原子面扩大或缩小，导致位错线沿滑移面法线方向的运动。 ? ? 2、攀移 climb （半原子面） * 两类攀移： 正攀移导致半原子面减小，负攀移导致半原子面增大 拉应力引起负攀移，压应力引起正攀移 位错的滑移称为保守(或守恒)运动 conservation movement 位错的攀移称为非保守(或非守恒)运动 non-conservation movement 正攀移 positive climb ? ? 负攀移 negative climb * 二、螺型位错的运动 只有滑移，没有攀移 说明滑移面不定，从几何学上讲，包含位错线的任何面都可以称为滑移面，但从晶体学上讲，滑移面还要受晶体学条件的限制。 * 三、混合型位错的运动 分解为刃、螺位错，然后考察它们的运动 ? * 普适性： 对刃位错、螺位错和混合型位错等任何位错都适用 对位错的任何运动都适用。 四、 * 例：位错环 ABCDA 和 如图所示 求：① 位错环各边是什么位错？ ② 如何通过局部滑移才能得到这个位错环？ ③ 在右图所示的剪应力 ? 的作用下，位错环如何运动？ ④ 在如图所示的拉应力 ? 的作用下，位错环如何运动？将变成什么形状？ 解答： ① AB为右旋螺位错 BC为正刃位错(半原子面BB’C’C) CD为左旋螺位错 DA为负刃位错(半原子面AA”D”D) ② 设想在晶体中有一个贯串晶体上下表面的四棱柱体，它和S.P.相交于ABCDA A B C D S.P. A’ B’ C’ D’ A” B” C” D” 然后让该四棱柱上半部分相对于下半部分滑移 ，而棱柱外不滑移。 * A B C D S.P. ? ? ③ 在 的作用下， 解答： S.P.上方的晶体将向 的方向运动 S.P.下方的晶体将向 的方向运动 A B C D S.P. ? ? ④ 在 的作用下， 晶体右半部分将向右运动 左半部分将向左运动 AB和CD是螺位错，在拉应力下不运动，在剪应力下才滑移。 BC向下运动，DA向上运动(半原子面将扩大，即负攀移)，位错线ABCDA将变成ABB’C’CDD’A’A，如右图所示。 B’ C’ A’ D’ 问题：请大家考虑此时ABB’C’CDD’A’A这个空间位错环的各段位错各是什么位错？ 刃 正刃 刃 刃 负刃 刃 * 作业： 4－5 4－6 * §4-7 位错密度 Dislocation density 一、定义和估算 estimate 1、定义： 单位体积中位错线的总长度，即 * 假定所有的位错线都是直线，N条位错线，则， 即单位面积上有多少位错线的露头数(emergence)，如蚀坑(etch pits) 在高度冷加工的金属中，?为1012~1013 mm-2 在充分退火的金属中， ?为104~106 mm-2 在精细生长的半导体晶体中， ?为~0.1 mm-2 2、估算 * 二、位错密度和晶体的变形速率 strain rate * 位错的平均滑移速率 设第 i 条位错滑移的距离为?xi，那么它引起的晶体位移为： N条位错线引起的晶体总位移是： 晶体的宏观变形 ? 为： 位错的平均滑移距离 * 三、位错密度对晶体的强度的影响 位错密度较低时，位错密度越低，晶体强度越高 在位错密度较高时，位错越高，晶体强度越高。但冷加工提高晶体强度有局限性。 提高晶体强度?c的方法： 将晶体拉得很细（如晶须） 增加合金元素和热处理 非晶态材料 ? ?c 退火后的?o 接近完美的晶体 冷加工状态 * §4-8 小结－－位错的基本几何性质 1、线缺陷 2、局部滑移或局部位移的边界线 3、柏氏矢量 * §4-8 小结－－位错的基本几何性质 4、 5、柏氏矢量的守恒性 6、连续性：