點(diǎn)缺陷與位錯的相互作用.ppt

點(diǎn)缺陷與位錯相互作用 固溶強(qiáng)化(P176),點(diǎn)缺陷在晶體中會引起點(diǎn)陣畸變，產(chǎn)生的應(yīng)力場可與位錯產(chǎn)生交互作用,種類：彈性的、化學(xué)的、電學(xué)的。彈性作用為最重要,交互作用會使溶質(zhì)原子發(fā)生移動，使得在位錯附近形成溶質(zhì)原子氣團(tuán)，包括科垂耳氣團(tuán)，斯諾克氣團(tuán)，鈴木氣團(tuán),位錯,點(diǎn)缺陷,應(yīng)力場,應(yīng)力場,交互作用,能量降低,穩(wěn)定位錯,強(qiáng)化晶體,彈性相互作用,溶質(zhì)原子會使周圍晶體產(chǎn)生彈性畸變，而產(chǎn)生應(yīng)力場，它與位錯的應(yīng)力場相互作用從而升高或降低晶體中的彈性應(yīng)變能。分科垂耳型(cottrell)和斯諾克型(snoek)兩種作用。 模型：在彈性介質(zhì)中挖一個球形空洞，再在其中放入剛性球，當(dāng)球的半徑與孔的半徑不同時，便需要給晶體做功，以使二者保持相對平衡。在完整晶體中，溶質(zhì)原子分布是隨機(jī)的， 但有其他缺陷（位錯）產(chǎn)生應(yīng)力場時，溶質(zhì)原子產(chǎn)生的應(yīng)變能就要發(fā)生改變，即產(chǎn)生相互作用。,Cottrell 彈性相互作用,求位錯應(yīng)力場對點(diǎn)缺陷處體積膨脹 做的功。,當(dāng)溶質(zhì)原子的半徑大于溶劑原子的半徑時,1，溶質(zhì)原子從壓縮區(qū)域被排斥到膨脹的區(qū)域（替換） 2，間隙原子，被體積膨脹區(qū)域所吸引 3, 在球?qū)ΨQ下，溶質(zhì)原子和純螺型位錯之間沒有彈性交互作用。 4, 交互作用的結(jié)果，大量溶質(zhì)原子，尤其是間隙原子將聚集在位錯附近區(qū)域，形成原子云，稱為科垂?fàn)枤鈭F(tuán),等能曲線和作用力的方向：,明顯屈服現(xiàn)象,彈性形變,塑性形變,位錯附近溶質(zhì)原子的濃度,溶質(zhì)原子（間隙原子）對位錯的釘扎作用：,Cottrell氣團(tuán)的盯扎作用（說明）,柯氏氣團(tuán)是體心立方金屬出現(xiàn)明顯屈服效應(yīng)的根本原因，但是其他金屬及合金中由于他原因也可能出現(xiàn)明顯屈服效應(yīng)。 點(diǎn)缺陷并非嚴(yán)格球形對稱 柯氏氣團(tuán)形成溫度不能太低也不能太高 間隙原子盯扎時，位錯線和間隙原子并不定是直線，實(shí)際盯扎力要小些。,Snoek 彈性相互作用,體心立方鐵中C原子的分布：八面體間隙位置，產(chǎn)生非球?qū)ΨQ的畸變四方畸變,當(dāng)有外力加在晶體上是， 使某一個方向的晶體軸發(fā)生改變， C原子的隨機(jī)分布改變。,非球?qū)ΨQ畸變與刃型位錯的相互作用,交互作用能大概為0.5eV左右。 間隙原子和刃型位錯的作用能要比替代原子強(qiáng)烈的很多,非球?qū)ΨQ畸變與螺型位錯的相互作用,模型：坐標(biāo)系,交互能：,坐標(biāo)系的變換：,對于Fe其交互作用大概為0.5eV，與刃型位錯的作用相當(dāng),通過改變不同軸向的應(yīng)變，改變?nèi)苜|(zhì)原子在Fe中的分布特點(diǎn)！,兩種彈性相互作用,螺位錯的應(yīng)力場是間隙原子在位錯線附近產(chǎn)生局部有序排列，這種有序排列稱斯諾克（snoek）氣團(tuán)。和科垂?fàn)枤鈭F(tuán)相比，形成這種氣團(tuán)不需要原子長程擴(kuò)散，也不需要引起溶質(zhì)原子的聚集。,化學(xué)相互作用Suzuki氣團(tuán),在熱平衡下， 溶質(zhì)原子在層錯區(qū)的濃度與基體不同，它阻礙擴(kuò)展位錯運(yùn)動-化學(xué)相互作用。層錯區(qū)富集的溶質(zhì)原子稱為鈴木氣團(tuán)。,擴(kuò)展位錯滑移阻力：,鈴木釘扎作用力比科垂?fàn)栣斣饔昧π。s為十分之一 與溫度無關(guān)，在高溫時，科爾垂釘扎消失，作用比較明顯 刃型和螺型位錯作用均比較明顯,思考題,設(shè)一個合金體系，在某一溫度下它的fcc和hcp結(jié)構(gòu)的成分-自由能曲線在同一成分有最小值。問在這個成分的合金在該溫度下的擴(kuò)展位錯會不會發(fā)生鈴木氣團(tuán)？為什么？,靜電相