晶體缺陷 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)與彈性性質(zhì)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 晶體缺陷晶體缺陷 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)與彈性性質(zhì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)與彈性性質(zhì) 第1頁(yè)/共31頁(yè) 第2頁(yè)/共31頁(yè) 攀移攀移 滑移滑移 第3頁(yè)/共31頁(yè) 圖圖 刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的滑移刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的滑移 1、位錯(cuò)的滑移、位錯(cuò)的滑移 第4頁(yè)/共31頁(yè) 圖圖 螺型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的過(guò)程螺型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的過(guò)程 圖圖 刃型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的刃型位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體塑性變形的過(guò)程過(guò)程 第5頁(yè)/共31頁(yè) 類型類型 柏氏向量柏氏向量 位錯(cuò)線位錯(cuò)線 運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向 晶體晶體 滑移方向滑移方向 切應(yīng)力切應(yīng)力 方向方向 滑移面滑移面 個(gè)數(shù)個(gè)數(shù) 刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)于位錯(cuò)線于位錯(cuò)線 于位錯(cuò)于位錯(cuò)

2、線本身線本身 與與b b一致一致與與b b一致一致 唯一唯一 螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)于位錯(cuò)線于位錯(cuò)線 于位錯(cuò)于位錯(cuò) 線本身線本身 與與b b一致一致與與b b一致一致多個(gè)多個(gè) 混合位錯(cuò)混合位錯(cuò) 與位錯(cuò)線成與位錯(cuò)線成 一定角度一定角度 于位錯(cuò)于位錯(cuò) 線本身線本身 與與b b一致一致與與b b一致一致 第6頁(yè)/共31頁(yè) 螺位錯(cuò)的交滑移螺位錯(cuò)的交滑移 第7頁(yè)/共31頁(yè) 由于混合位錯(cuò)可以分解為刃型和螺型兩部分，因此，由于混合位錯(cuò)可以分解為刃型和螺型兩部分，因此， 混合位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下，也是沿其各線段的法線方向滑混合位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下，也是沿其各線段的法線方向滑 移，并同樣可使晶體產(chǎn)生與其柏氏矢量相等的滑移

3、量。移，并同樣可使晶體產(chǎn)生與其柏氏矢量相等的滑移量。 （a a）位錯(cuò)環(huán)）位錯(cuò)環(huán) （b b）位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生的滑）位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生的滑 移移 圖圖 位錯(cuò)環(huán)的滑移位錯(cuò)環(huán)的滑移 第8頁(yè)/共31頁(yè) 第9頁(yè)/共31頁(yè) （a）正攀移（半原）正攀移（半原 子面縮短）子面縮短） (b)未攀移未攀移 （c）負(fù)攀移（）負(fù)攀移（ 半原子面伸長(zhǎng)半原子面伸長(zhǎng) ） 第10頁(yè)/共31頁(yè) 第11頁(yè)/共31頁(yè) 第12頁(yè)/共31頁(yè) 第13頁(yè)/共31頁(yè) 兩根互相垂直的刃型位錯(cuò)的交割（柏氏矢量互相垂直）兩根互相垂直的刃型位錯(cuò)的交割（柏氏矢量互相垂直） 3、幾種典型的位錯(cuò)交割、幾種典型的位錯(cuò)交割 第14頁(yè)/共31頁(yè) (1) 兩個(gè)柏氏矢

4、量互相垂直的刃型位錯(cuò)交割兩個(gè)柏氏矢量互相垂直的刃型位錯(cuò)交割 圖圖 兩個(gè)柏氏矢量互相垂直刃型位錯(cuò)交割兩個(gè)柏氏矢量互相垂直刃型位錯(cuò)交割 位錯(cuò)割階 刃型位錯(cuò) 第15頁(yè)/共31頁(yè) (2) 兩個(gè)柏氏矢量互相平行的刃型位錯(cuò)交割兩個(gè)柏氏矢量互相平行的刃型位錯(cuò)交割 圖圖 兩個(gè)柏氏矢量互相平行刃型位錯(cuò)交割兩個(gè)柏氏矢量互相平行刃型位錯(cuò)交割 位錯(cuò)扭折 螺型位錯(cuò) 位錯(cuò)扭折 螺型位錯(cuò) 第16頁(yè)/共31頁(yè) (3) 刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割 圖圖 刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割 位錯(cuò)割階 刃型位錯(cuò) 位錯(cuò)扭折 刃型位錯(cuò) 第17頁(yè)/共31頁(yè) (4) 螺型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割螺型位錯(cuò)與螺

5、型位錯(cuò)的交割 圖圖 螺型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割螺型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)的交割 位錯(cuò)割階 刃型位錯(cuò) 位錯(cuò)扭折 刃型位錯(cuò) 第18頁(yè)/共31頁(yè) 有的能量、位錯(cuò)的作用力、位有的能量、位錯(cuò)的作用力、位 錯(cuò)與晶體其它缺陷間交互作用錯(cuò)與晶體其它缺陷間交互作用 等問(wèn)題。等問(wèn)題。 第19頁(yè)/共31頁(yè) 圖圖 位錯(cuò)的連續(xù)介質(zhì)模型位錯(cuò)的連續(xù)介質(zhì)模型 （a）螺位錯(cuò)（）螺位錯(cuò)（b）刃位錯(cuò)）刃位錯(cuò) 第20頁(yè)/共31頁(yè) （1）螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)）螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng) 螺型位錯(cuò)周圍只有一個(gè)切應(yīng)變：螺型位錯(cuò)周圍只有一個(gè)切應(yīng)變：zb/2r 相應(yīng)的各應(yīng)力分量分別為相應(yīng)的各應(yīng)力分量分別為 用直角坐標(biāo)表示用直角坐標(biāo)表示 第21頁(yè)/共31頁(yè) 螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)

6、的特點(diǎn)：螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)： 只有切應(yīng)力分量，正應(yīng)力分量全為零，這表明只有切應(yīng)力分量，正應(yīng)力分量全為零，這表明 螺型位錯(cuò)不引起晶體的膨脹和收縮。螺型位錯(cuò)不引起晶體的膨脹和收縮。 螺型位錯(cuò)所產(chǎn)生的切應(yīng)力分量只與螺型位錯(cuò)所產(chǎn)生的切應(yīng)力分量只與r r有關(guān)（成有關(guān)（成 反比），而與反比），而與，z z 無(wú)關(guān)。只要無(wú)關(guān)。只要r r一定，一定，z z就為 就為 常數(shù)。因此，螺型位錯(cuò)的應(yīng)場(chǎng)是軸對(duì)稱的，即與位常數(shù)。因此，螺型位錯(cuò)的應(yīng)場(chǎng)是軸對(duì)稱的，即與位 錯(cuò)等距離的各處，其切應(yīng)力值相等，并隨著與位錯(cuò)錯(cuò)等距離的各處，其切應(yīng)力值相等，并隨著與位錯(cuò) 距離的增大，應(yīng)力值減小。距離的增大，應(yīng)力值減小。 r0r0時(shí)，時(shí)，

7、z z ，顯然與實(shí)際情況不符，這，顯然與實(shí)際情況不符，這 說(shuō)明上述結(jié)果不適用位錯(cuò)中心的嚴(yán)重畸變區(qū)。說(shuō)明上述結(jié)果不適用位錯(cuò)中心的嚴(yán)重畸變區(qū)。 第22頁(yè)/共31頁(yè) （2）刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)）刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng) 圖圖 刃位錯(cuò)周圍的應(yīng)力場(chǎng)刃位錯(cuò)周圍的應(yīng)力場(chǎng) 第23頁(yè)/共31頁(yè) 刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)：刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)： 同時(shí)存在正應(yīng)力分量與切應(yīng)力分量，而且各應(yīng)力同時(shí)存在正應(yīng)力分量與切應(yīng)力分量，而且各應(yīng)力 分量的大小與分量的大小與G和和b成正比，與成正比，與r成反比。成反比。 各應(yīng)力分量都是，的函數(shù)，而與無(wú)關(guān)。這各應(yīng)力分量都是，的函數(shù)，而與無(wú)關(guān)。這 表明在平行與位錯(cuò)的直線上，任一點(diǎn)的應(yīng)力均相同。表明在平行與位

8、錯(cuò)的直線上，任一點(diǎn)的應(yīng)力均相同。 在滑移面上，沒(méi)有正應(yīng)力，只有切應(yīng)力，而且切在滑移面上，沒(méi)有正應(yīng)力，只有切應(yīng)力，而且切 應(yīng)力應(yīng)力xy 達(dá)到極大值。達(dá)到極大值。 正刃型位錯(cuò)的位錯(cuò)滑移面上側(cè)為壓應(yīng)力，滑移面正刃型位錯(cuò)的位錯(cuò)滑移面上側(cè)為壓應(yīng)力，滑移面 下側(cè)為拉應(yīng)力。下側(cè)為拉應(yīng)力。 xy時(shí)，時(shí)，yy，xy均為零，說(shuō)明在直角坐標(biāo)的兩均為零，說(shuō)明在直角坐標(biāo)的兩 條對(duì)角線處，只有條對(duì)角線處，只有xx。 第24頁(yè)/共31頁(yè) 其中其中的值可以取的值可以取0.5-1.0， 螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)取下限取下限0.5， 刃型位錯(cuò)取上限刃型位錯(cuò)取上限1.0。 2 GbE 第25頁(yè)/共31頁(yè) 位錯(cuò)的總能量與位錯(cuò)線的長(zhǎng)度成正比，因此為降低能量，位錯(cuò)的總能量與位錯(cuò)線的長(zhǎng)度成正比，因此為降低能量， 位錯(cuò)線有縮短變直的傾向。故在位錯(cuò)線上存在一種使其變位錯(cuò)線有縮短變直的傾向。故在位錯(cuò)線上存在一種使其變 直的線張力。直的線張力。這個(gè)線張力在數(shù)值上等于位錯(cuò)應(yīng)變能。這個(gè)線張力在數(shù)值上等于位錯(cuò)應(yīng)變能。 r Gb Gb T d rdds d Tdsb 2 )5 . 0( 2 22 sin 2 sin2 2 彎曲位錯(cuò) 圖圖 位錯(cuò)的線張力位錯(cuò)的線張力 3、位錯(cuò)的線張力、位錯(cuò)的線張力 保持位錯(cuò)線彎曲所需的切應(yīng)力與曲率半徑成反比保持位錯(cuò)線彎曲所需的切應(yīng)力與曲率半徑成