實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)講述

1、 4.1 222 wvuC 表表4.1 典型晶體結(jié)構(gòu)中典型晶體結(jié)構(gòu)中單位位錯(cuò)單位位錯(cuò)的柏氏矢量的柏氏矢量 4.3 (Dislocation Reaction) ki bb 22 ki bb 4.4.1 堆垛層錯(cuò)堆垛層錯(cuò)(Stacking Fault) 圖圖4.1 面心立方晶體中（面心立方晶體中（111）面的正常堆垛）面的正常堆垛 圖圖4.1是面心立方晶體密排面（是面心立方晶體密排面（111）的正常堆垛示意圖。）的正常堆垛示意圖。 n 圖圖4.2 面心立方晶體中的堆垛層錯(cuò)面心立方晶體中的堆垛層錯(cuò) （a）抽出型；（）抽出型；（b）插入型）插入型 若將正常堆垛順序變成若將正常堆垛順序變成ABCBCA

2、（即（即 ），其中箭頭所指相當(dāng)于抽出一層），其中箭頭所指相當(dāng)于抽出一層 原子面（原子面（A層），故稱(chēng)為層），故稱(chēng)為抽出型層錯(cuò)抽出型層錯(cuò)，如圖，如圖4.2 （a）所示。）所示。 若在正常堆垛順序中插入一層原子面（若在正常堆垛順序中插入一層原子面（B 層），即可表示為層），即可表示為ABCBABC，相當(dāng)于抽出，相當(dāng)于抽出 A、C兩層，可表示為兩層，可表示為ABCBABC（即（即 ），其中箭頭所指的為插入），其中箭頭所指的為插入B層層 后所引起的二層錯(cuò)排，稱(chēng)為后所引起的二層錯(cuò)排，稱(chēng)為插入型層錯(cuò)插入型層錯(cuò)，如圖，如圖 4.2（b）所示。）所示。兩者對(duì)比可知兩者對(duì)比可知, 形成層錯(cuò)時(shí)幾乎不產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，

3、但它破壞形成層錯(cuò)時(shí)幾乎不產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，但它破壞 了晶體的完整性和正常的周期性，使電子發(fā)生反了晶體的完整性和正常的周期性，使電子發(fā)生反 常的衍射效應(yīng)，故使晶體的能量有所增加，這部常的衍射效應(yīng)，故使晶體的能量有所增加，這部 分增加的能量稱(chēng)為分增加的能量稱(chēng)為堆垛層錯(cuò)能堆垛層錯(cuò)能，用，用 表示。從能表示。從能 量的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，晶體中出現(xiàn)層錯(cuò)的幾率與層錯(cuò)能量的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，晶體中出現(xiàn)層錯(cuò)的幾率與層錯(cuò)能 有關(guān)，有關(guān)， 4.4.2 不全位錯(cuò)不全位錯(cuò)(Partial Dislocation) n 若堆垛層錯(cuò)不是發(fā)生在晶體的整個(gè)原子若堆垛層錯(cuò)不是發(fā)生在晶體的整個(gè)原子 面上而只是部分區(qū)域存在，那么，在層錯(cuò)與面上而只是部

4、分區(qū)域存在，那么，在層錯(cuò)與 完整晶體的交界處就存在柏氏矢量不等于點(diǎn)完整晶體的交界處就存在柏氏矢量不等于點(diǎn) 陣矢量的不全位錯(cuò)。陣矢量的不全位錯(cuò)。 圖圖4.4為肖克萊不全位錯(cuò)的刃型結(jié)構(gòu)。為肖克萊不全位錯(cuò)的刃型結(jié)構(gòu)。 圖圖4.4 面心立方晶體中的純?nèi)行托た巳R不全位錯(cuò)面心立方晶體中的純?nèi)行托た巳R不全位錯(cuò) 上半圖是面心立方晶上半圖是面心立方晶 體的（體的（0 1）面，）面， 。原子的。原子的 連線(xiàn)看起來(lái)似乎是一連線(xiàn)看起來(lái)似乎是一 個(gè)平面上的菱形，實(shí)個(gè)平面上的菱形，實(shí) 際上是一前一后兩個(gè)際上是一前一后兩個(gè) 平面上相鄰原子的連平面上相鄰原子的連 線(xiàn)。線(xiàn)。 1 上半圖是面心立方晶體的（上半圖是面心立方晶體的（

5、0 1）面，）面， 。原子的連線(xiàn)看起來(lái)似乎是一個(gè)平面上的菱形，。原子的連線(xiàn)看起來(lái)似乎是一個(gè)平面上的菱形， 實(shí)際上是一前一后兩個(gè)平面上相鄰原子的連線(xiàn)。實(shí)際上是一前一后兩個(gè)平面上相鄰原子的連線(xiàn)。 下半圖是把上半圖中下半圖是把上半圖中A層與層與C層在（層在（111）面上作投）面上作投 影。分層使用了不同的符號(hào)，影。分層使用了不同的符號(hào)，原子呈密排，原子呈密排， 緊接緊接A層之下的層之下的，也是密排的。，也是密排的。 1 圖圖4.4 n下半圖是把上半圖中下半圖是把上半圖中A層層 與與C層在（層在（111）面上作投）面上作投 影。分層使用了不同的符影。分層使用了不同的符 號(hào)，號(hào)，原子呈，原子呈 密排，密

6、排，緊接緊接A層之層之 下的下的，也是密排的。，也是密排的。 圖圖4.4 面心立方晶體中的純?nèi)行托た巳R不全位錯(cuò)面心立方晶體中的純?nèi)行托た巳R不全位錯(cuò) n不全位錯(cuò)不全位錯(cuò)可以認(rèn)為可以認(rèn)為 就在上半部的圖中就在上半部的圖中 的的A層上的兩個(gè)星層上的兩個(gè)星 號(hào)之間號(hào)之間，此時(shí)在下，此時(shí)在下 半圖上看到對(duì)應(yīng)的半圖上看到對(duì)應(yīng)的 滑移后的滑移后的A層原子層原子 位置，在用虛線(xiàn)連位置，在用虛線(xiàn)連 接起來(lái)的六角形中，接起來(lái)的六角形中， 越接近位錯(cuò)的部分越接近位錯(cuò)的部分 畸變?cè)酱蠡冊(cè)酱?。 112 6 a b 不全位錯(cuò)不全位錯(cuò)可以認(rèn)為可以認(rèn)為就在上半部的圖中的就在上半部的圖中的A層上的兩層上的兩 個(gè)星號(hào)之間個(gè)星

7、號(hào)之間，此時(shí)在下半圖上看到對(duì)應(yīng)的滑移后的，此時(shí)在下半圖上看到對(duì)應(yīng)的滑移后的A層層 原子位置，在用虛線(xiàn)連接起來(lái)的六角形中，越接近位錯(cuò)原子位置，在用虛線(xiàn)連接起來(lái)的六角形中，越接近位錯(cuò) 的部分畸變?cè)酱蟮牟糠只冊(cè)酱?。 上半圖中上半圖中左邊的晶體按左邊的晶體按ABCABC正常順序堆垛正常順序堆垛， 而而右邊晶體是按右邊晶體是按ABCBCAB順序堆垛，即順序堆垛，即有層錯(cuò)有層錯(cuò)存在，存在， 層錯(cuò)與完整晶體的邊界就是肖克萊位錯(cuò)層錯(cuò)與完整晶體的邊界就是肖克萊位錯(cuò)，它位于一個(gè)平，它位于一個(gè)平 面上。圖中下半部的右上角處的箭頭符號(hào)即為不全位錯(cuò)面上。圖中下半部的右上角處的箭頭符號(hào)即為不全位錯(cuò) 的的柏氏矢量柏氏矢

8、量 ，它，它與位錯(cuò)線(xiàn)互相垂直與位錯(cuò)線(xiàn)互相垂直，因此它，因此它 是純?nèi)行偷氖羌內(nèi)行偷男た巳R不全位錯(cuò)。肖克萊不全位錯(cuò)。 112 6 a b 圖圖4.4 根據(jù)其柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)的夾角關(guān)系，它既可以是純根據(jù)其柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)的夾角關(guān)系，它既可以是純 刃型的，也可以是純螺型的，見(jiàn)圖刃型的，也可以是純螺型的，見(jiàn)圖4.5。 圖圖4.5 面心立方晶體中的純螺型肖克萊不全位錯(cuò)面心立方晶體中的純螺型肖克萊不全位錯(cuò) 肖克萊位錯(cuò)還可以是混合型的，見(jiàn)圖肖克萊位錯(cuò)還可以是混合型的，見(jiàn)圖4.6。 圖圖4.6 面心立方晶體中的混合型肖克萊不全位錯(cuò)面心立方晶體中的混合型肖克萊不全位錯(cuò) ，但是即使是，但是即使是 純?nèi)行偷男た巳R不

9、純?nèi)行偷男た巳R不 全位錯(cuò)也不能攀移，全位錯(cuò)也不能攀移， 這是因?yàn)樗写_定這是因?yàn)樗写_定 的層錯(cuò)相聯(lián)，若進(jìn)的層錯(cuò)相聯(lián)，若進(jìn) 行攀移，勢(shì)必離開(kāi)行攀移，勢(shì)必離開(kāi) 此層錯(cuò)面，故不可此層錯(cuò)面，故不可 能進(jìn)行。能進(jìn)行。 圖圖4.7為抽出半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)。為抽出半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)。抽抽 去去B層的右邊一部分而讓其上面的層的右邊一部分而讓其上面的C層垂直落下來(lái)層垂直落下來(lái)，由于，由于 B層的右邊部分抽去而左邊部分沒(méi)有抽去，層的右邊部分抽去而左邊部分沒(méi)有抽去，靠近層錯(cuò)的靠近層錯(cuò)的 邊沿位置的原子畸變大邊沿位置的原子畸變大，但遠(yuǎn)離邊沿的原子由于垂直落，但遠(yuǎn)離邊沿的原子由于垂直落 下，故

10、原子排列雖發(fā)生層錯(cuò)，但仍處于密排位置，并不下，故原子排列雖發(fā)生層錯(cuò)，但仍處于密排位置，并不 發(fā)生畸變。這些畸變處的原子即組成不全位錯(cuò)。發(fā)生畸變。這些畸變處的原子即組成不全位錯(cuò)。 圖圖4.7 抽出半層密排面抽出半層密排面 形成的弗蘭克不全位錯(cuò)形成的弗蘭克不全位錯(cuò) 圖圖4.8 插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò) 圖圖4.8為插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)。為插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)。在右半在右半 部的部的A、B層之間插入一部分層之間插入一部分C層原子層原子，構(gòu)成不全位錯(cuò)。，構(gòu)成不全位錯(cuò)。 111 3 a C 兩種不全位錯(cuò)的特征兩種不全位錯(cuò)的特征 圖圖

11、4.9 肖克萊刃型位錯(cuò)的柏氏回路和矢量肖克萊刃型位錯(cuò)的柏氏回路和矢量 圖圖4.10 正弗蘭克位錯(cuò)的柏氏回路和矢量正弗蘭克位錯(cuò)的柏氏回路和矢量 111 3 1 b 111 3 1 b 111 3 1 1） 總結(jié)不全位錯(cuò)的柏氏矢量的特點(diǎn)如下總結(jié)不全位錯(cuò)的柏氏矢量的特點(diǎn)如下： 表表4.2 面心立方晶體中面心立方晶體中兩種不全位錯(cuò)的特征兩種不全位錯(cuò)的特征 4.4.3 擴(kuò)展位錯(cuò)擴(kuò)展位錯(cuò) (Extended Dislocation) 圖圖4.11 湯普森四面體及記號(hào)湯普森四面體及記號(hào) 110 2 1 112 6 1 111 3 1 , 110 6 1 由由圖圖4.11可知：可知： 圖圖4.12 全位錯(cuò)分解

12、示意圖全位錯(cuò)分解示意圖 110 2 a 101 2 a b 101 121 6 1 1 b 21 bbb n這個(gè)位錯(cuò)反應(yīng)從幾何條件和能量條件來(lái)判斷均這個(gè)位錯(cuò)反應(yīng)從幾何條件和能量條件來(lái)判斷均 是可行的，如下所示：是可行的，如下所示： 112 6 121 6 101 2 aaa 22 3 1 2 1 aa 101 2 a 圖圖4.13 面心立方晶體中的擴(kuò)展位錯(cuò)面心立方晶體中的擴(kuò)展位錯(cuò) d可可 以根據(jù)兩個(gè)肖克萊不全位以根據(jù)兩個(gè)肖克萊不全位 錯(cuò)間的斥力與位錯(cuò)的層錯(cuò)錯(cuò)間的斥力與位錯(cuò)的層錯(cuò) 能平衡求得：能平衡求得： 8 cos 2 2 1 1 2 8 22 b K b d （4-3） K一與全位錯(cuò)類(lèi)型有關(guān)

13、的常數(shù)；一與全位錯(cuò)類(lèi)型有關(guān)的常數(shù)； 一全位錯(cuò)線(xiàn)與它的柏氏矢量之間的一全位錯(cuò)線(xiàn)與它的柏氏矢量之間的 夾角；夾角； 一層錯(cuò)能。一層錯(cuò)能。 n 由（由（4-3）式可知，擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度）式可知，擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度d與晶與晶 體的切變模量體的切變模量和位錯(cuò)的柏氏矢量和位錯(cuò)的柏氏矢量b成正比，與成正比，與 單位面積層錯(cuò)能單位面積層錯(cuò)能成反比。即成反比。即層錯(cuò)能越大，擴(kuò)層錯(cuò)能越大，擴(kuò) 展位錯(cuò)的寬度越小展位錯(cuò)的寬度越小。具有面心立方結(jié)構(gòu)的不同。具有面心立方結(jié)構(gòu)的不同 金屬它們的層錯(cuò)能是不同的。例如，金屬它們的層錯(cuò)能是不同的。例如，鋁的層錯(cuò)鋁的層錯(cuò) 能很高能很高，故其，故其擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度很窄擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度很窄，僅，

14、僅12個(gè)個(gè) 原子間距，實(shí)際上可認(rèn)為鋁中不會(huì)形成擴(kuò)展位原子間距，實(shí)際上可認(rèn)為鋁中不會(huì)形成擴(kuò)展位 錯(cuò)；而錯(cuò)；而奧氏體不銹鋼的層錯(cuò)能很低奧氏體不銹鋼的層錯(cuò)能很低，其，其擴(kuò)展位擴(kuò)展位 錯(cuò)的寬度錯(cuò)的寬度可達(dá)十幾個(gè)原子間距?？蛇_(dá)十幾個(gè)原子間距。 8 cos 2 2 1 1 2 8 22 b K b d 圖圖4.14 擴(kuò)展位錯(cuò)的交滑移過(guò)程擴(kuò)展位錯(cuò)的交滑移過(guò)程 4.4.4 面角位錯(cuò)面角位錯(cuò) (Lomer-Cottrell Dislocation) 如如圖圖4.15所示，在所示，在(111)和和 面上分別有面上分別有兩個(gè)兩個(gè) 全位錯(cuò)全位錯(cuò) 和和 ，它們?cè)诟髯缘幕泼?，它們?cè)诟髯缘幕泼娣纸鉃閿U(kuò)分解為擴(kuò) 展位錯(cuò)展

15、位錯(cuò)： )111( 110 2 a 011 2 a 兩個(gè)擴(kuò)展位錯(cuò)各在自己的滑移面上兩個(gè)擴(kuò)展位錯(cuò)各在自己的滑移面上相向移動(dòng)相向移動(dòng)，當(dāng)，當(dāng) 每個(gè)擴(kuò)展位錯(cuò)中的一個(gè)每個(gè)擴(kuò)展位錯(cuò)中的一個(gè)領(lǐng)先不全位錯(cuò)達(dá)到滑移面的交領(lǐng)先不全位錯(cuò)達(dá)到滑移面的交 線(xiàn)時(shí)線(xiàn)時(shí)，就會(huì)通過(guò)，就會(huì)通過(guò)位錯(cuò)反應(yīng)位錯(cuò)反應(yīng)，生成新的位錯(cuò)生成新的位錯(cuò)： 圖圖4.15 面角位錯(cuò)的形成過(guò)程面角位錯(cuò)的形成過(guò)程 110 6 a 壓桿位錯(cuò)帶著兩片壓桿位錯(cuò)帶著兩片分別位于分別位于(111)和和 面上的面上的層錯(cuò)層錯(cuò)區(qū)，以區(qū)，以及及 和和 兩個(gè)不全位兩個(gè)不全位 錯(cuò)錯(cuò)。這種。這種形成于兩個(gè)形成于兩個(gè)111面之間的面角上，面之間的面角上， 由三個(gè)不全位錯(cuò)和兩片

16、層錯(cuò)所構(gòu)成的位錯(cuò)組態(tài)由三個(gè)不全位錯(cuò)和兩片層錯(cuò)所構(gòu)成的位錯(cuò)組態(tài) 稱(chēng)為稱(chēng)為面角位錯(cuò)面角位錯(cuò)，也稱(chēng)為羅曼一柯垂?fàn)?，也稱(chēng)為羅曼一柯垂?fàn)?（Lomer-cottrell）位錯(cuò)。）位錯(cuò)。 ADDA a aaaaa 即,110 2 211 6 110 6 112 6 011 2 110 2 )111( 112 6 a 211 6 a n在在體心立方晶體體心立方晶體中以密排方向中以密排方向?yàn)榛茷榛?方向，方向，全位錯(cuò)的柏氏矢量為全位錯(cuò)的柏氏矢量為 ，相應(yīng)，相應(yīng) 的的滑移面有滑移面有110、112、123。由于這三。由于這三 種滑移面均含有相同的種滑移面均含有相同的方向，使螺型方向，使螺型 位錯(cuò)易于交滑移。

17、在低溫變形的體心立方結(jié)位錯(cuò)易于交滑移。在低溫變形的體心立方結(jié) 構(gòu)金屬中，所觀(guān)察到的位錯(cuò)多為構(gòu)金屬中，所觀(guān)察到的位錯(cuò)多為長(zhǎng)而直的螺長(zhǎng)而直的螺 型位錯(cuò)型位錯(cuò)。這說(shuō)明，同刃型位錯(cuò)相比，。這說(shuō)明，同刃型位錯(cuò)相比， 2 1 4.5.1 (Synthetic Reaction of Perfect Dislocation) 111 2 a 111 2 a 001111 2 111 2 a aa 如圖如圖4.16所示，若沿所示，若沿(101)面上具有柏氏面上具有柏氏 矢量為矢量為 的位錯(cuò)與沿的位錯(cuò)與沿 面上的具有柏面上的具有柏 氏矢量為氏矢量為 的位錯(cuò)相遇時(shí)，便可按上述的位錯(cuò)相遇時(shí)，便可按上述 反應(yīng)合成新位

18、錯(cuò)。反應(yīng)合成新位錯(cuò)。 111 2 a )110( 111 2 a 其相應(yīng)的半原子面又恰好沿著解理其相應(yīng)的半原子面又恰好沿著解理 面（面（001），易于成為萌生解理裂紋），易于成為萌生解理裂紋(Cleavage Crack)的部位，如圖的部位，如圖4.16（b）所示。）所示。 圖圖4.16 001全全 位錯(cuò)的形成與解位錯(cuò)的形成與解 理裂紋成核理裂紋成核 )101()110( 4.5.2 層錯(cuò)層錯(cuò)(Stacking Fault) n在體心立方晶體中，在體心立方晶體中， 以以110面的密排程面的密排程 度最大，故可以把體度最大，故可以把體 心立方晶體看成是由心立方晶體看成是由 110面堆垛而成。面堆

19、垛而成。 如如圖圖4.17所示，兩個(gè)所示，兩個(gè) 相鄰的相鄰的 面上原面上原 子的堆垛次序?yàn)樽拥亩讯獯涡驗(yàn)锳B AB AB，兩層一循，兩層一循 環(huán)?？晒┑诙釉迎h(huán)?？晒┑诙釉?占據(jù)的占據(jù)的B位置為位置為馬鞍馬鞍 型凹窩型凹窩。 )101( 圖圖4.17 面上相鄰面上相鄰 兩層原子的分布圖兩層原子的分布圖 )101( 圖圖4.17 面上相鄰面上相鄰 兩層原子的分布圖兩層原子的分布圖 )101( 顯然，若將某一顯然，若將某一B 層原子的位置向凹層原子的位置向凹 窩中心窩中心B1或或B2錯(cuò)動(dòng)錯(cuò)動(dòng) 時(shí)，便可得到兩種時(shí)，便可得到兩種 滑移型層錯(cuò)滑移型層錯(cuò)： AB AB AB1 AB1 AB1 或或

20、AB AB AB2 AB2 AB2 （4-4） 在凹窩中心兩側(cè)處各在凹窩中心兩側(cè)處各有兩個(gè)同等穩(wěn)定的位置有兩個(gè)同等穩(wěn)定的位置 B1和和B2都是都是B層原子可以占據(jù)的能量極小處，從層原子可以占據(jù)的能量極小處，從 而為而為形成層錯(cuò)提供了可能性形成層錯(cuò)提供了可能性。 但但112不是密排面，不能按剛球密堆方式不是密排面，不能按剛球密堆方式 逐層堆垛，如逐層堆垛，如圖圖4.18（a）所示。若沿）所示。若沿 方向方向 觀(guān)察時(shí)，可將觀(guān)察時(shí)，可將 面上各原子在（面上各原子在（110）面上的）面上的 投影示于圖投影示于圖4.18（b）。）。 在體心立方晶體中，還有一種在在體心立方晶體中，還有一種在112面上形面

21、上形 成層錯(cuò)的可能性。成層錯(cuò)的可能性。112面是體心立方晶體中最常面是體心立方晶體中最常 見(jiàn)到的滑移面，也是孿晶面見(jiàn)到的滑移面，也是孿晶面(Twinning Plane)，為，為 形成層錯(cuò)提供了有利條件。形成層錯(cuò)提供了有利條件。 ABCDEF ABCDEF AB （4-5） n而且，由于相鄰兩層而且，由于相鄰兩層 面上的原子沿面上的原子沿 方方 向高度不同，又可將體心立方晶體的堆垛特點(diǎn)按向高度不同，又可將體心立方晶體的堆垛特點(diǎn)按 面的堆垛周期中每?jī)蓪訛橐唤M加以描述：面的堆垛周期中每?jī)蓪訛橐唤M加以描述： A1 A2 B1 B 2 C1 C2 A1 A2 B1 B 2 C1 C2 A1 A2 （4

22、-6） 011 a 2 2 )211 ( )211 (011 )211 ( 圖圖4.18 面上的原子分布及其堆垛特點(diǎn)面上的原子分布及其堆垛特點(diǎn) （a） 面上原子的分布；面上原子的分布； （b） 面上原子在（面上原子在（110）面上的投影）面上的投影 )211 ( )211 ( )211 ( 根據(jù)以上根據(jù)以上112面的堆垛特點(diǎn)，可有以下三種面的堆垛特點(diǎn)，可有以下三種 方式在體心立方晶體中形成層錯(cuò)。方式在體心立方晶體中形成層錯(cuò)。 A 滑移方式滑移方式 由圖由圖4.18可知，可知， 面與（面與（110）面相交，）面相交， 其交線(xiàn)其交線(xiàn) 恰好為滑移方向。每相鄰兩層恰好為滑移方向。每相鄰兩層 面原子之間

23、的相對(duì)滑移矢量為面原子之間的相對(duì)滑移矢量為 ，如，如圖圖 4.19所示。若將某一層所示。若將某一層 面原子（如面原子（如A層原層原 子）以上部分相對(duì)于以下的子）以上部分相對(duì)于以下的F層滑移層滑移 或或 ， 可將體心立方晶體的堆垛次序變化而形成可將體心立方晶體的堆垛次序變化而形成I1型型 內(nèi)稟層錯(cuò)：內(nèi)稟層錯(cuò)： I1=FEDCBAFEFEDCBA （4-7） )211 ( 111 )211 (111 6 1 )211 ( 111 6 1 111 3 1 圖圖4.19 原子在（原子在（110）面上的投影）面上的投影 （代表位于紙面上的原子；代表位于紙面上的原子；代表位于紙面下的原子）代表位于紙面下的

24、原子） B 抽出方式抽出方式 n若在體心立方晶體的正常堆垛周期中，抽出一若在體心立方晶體的正常堆垛周期中，抽出一 對(duì)原子層（如對(duì)原子層（如C層和層和D層），可形成如下層），可形成如下I2型內(nèi)型內(nèi) 稟層錯(cuò)：稟層錯(cuò)： I2=FEDCBAFE BAFEDCBA （4-8） C 插入方式插入方式 n若在體心立方晶體中的正常堆垛周期中，在某若在體心立方晶體中的正常堆垛周期中，在某 一一B面處將晶體切開(kāi)后，使其上各層原子向上面處將晶體切開(kāi)后，使其上各層原子向上 沿沿 方向移動(dòng)方向移動(dòng) 距離，再在該空隙中插距離，再在該空隙中插 入一對(duì)原子層（如入一對(duì)原子層（如E層和層和F層），則可形成層），則可形成E型型

25、外延層錯(cuò)：外延層錯(cuò)： E=CDEFABE FCDEFABC （4-9） 211 211 3 1 n在上述改變?cè)谏鲜龈淖?12面堆垛次序的過(guò)程中，面堆垛次序的過(guò)程中， 要相應(yīng)破壞或變動(dòng)相鄰原子層的鍵合狀要相應(yīng)破壞或變動(dòng)相鄰原子層的鍵合狀 態(tài)。按照所涉及的原子鍵合破壞的程度，態(tài)。按照所涉及的原子鍵合破壞的程度， 可以認(rèn)為，可以認(rèn)為，I1型內(nèi)稟層錯(cuò)所需能量最小型內(nèi)稟層錯(cuò)所需能量最小， 而形成其他兩種層錯(cuò)所需能量較大。因而形成其他兩種層錯(cuò)所需能量較大。因 此此在體心立方晶體中在體心立方晶體中，層錯(cuò)一般，層錯(cuò)一般以以I1型型 為主為主，其他兩種層錯(cuò)的實(shí)用意義不大。，其他兩種層錯(cuò)的實(shí)用意義不大。 4.5.

26、3 不全位錯(cuò)不全位錯(cuò) n在體心立方晶體中可能形成的不全位錯(cuò)主要有：在體心立方晶體中可能形成的不全位錯(cuò)主要有： 1)在在110面上形成一部分層錯(cuò)時(shí)，其邊界為不全面上形成一部分層錯(cuò)時(shí)，其邊界為不全 位錯(cuò)位錯(cuò) ； 2)在在112面上形成一部分層錯(cuò)時(shí)，其邊界為不全面上形成一部分層錯(cuò)時(shí)，其邊界為不全 位錯(cuò)位錯(cuò) 或或 。 n另外，在體心立方晶體中，也可能在另外，在體心立方晶體中，也可能在I1型層錯(cuò)的型層錯(cuò)的 基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成I3型層錯(cuò)，與其相對(duì)應(yīng)的型層錯(cuò)，與其相對(duì)應(yīng)的112 面的堆垛次序如下：面的堆垛次序如下： I3=FEDCBAF F A AFEDCBA （4-10） 110 8 1 1

27、11 6 1 111 3 1 E B 這種這種I3型層錯(cuò)相當(dāng)于具有三個(gè)原子層厚的孿晶，型層錯(cuò)相當(dāng)于具有三個(gè)原子層厚的孿晶， 可以看成是在如圖可以看成是在如圖4.20（a）所示的）所示的I1型層錯(cuò)的基礎(chǔ)型層錯(cuò)的基礎(chǔ) 上，經(jīng)柏氏矢量為上，經(jīng)柏氏矢量為 和和 的兩不全位錯(cuò)在的兩不全位錯(cuò)在FE 和和ED兩原子層之間相繼滑移的結(jié)果。若在兩原子層之間相繼滑移的結(jié)果。若在112面上面上 形成一部分形成一部分I3型層錯(cuò)時(shí)，其邊界的一端為三個(gè)分布在型層錯(cuò)時(shí)，其邊界的一端為三個(gè)分布在 相鄰三個(gè)滑移面上的相鄰三個(gè)滑移面上的 不全位錯(cuò)，另一端為柏氏不全位錯(cuò)，另一端為柏氏 矢量和等于零的區(qū)域位錯(cuò)，如圖矢量和等于零的區(qū)域

28、位錯(cuò)，如圖4.20（b）所示。）所示。 圖圖4.20 在在 面上形成的（面上形成的（a）部分）部分I1型層錯(cuò)和（型層錯(cuò)和（b）部分）部分I3型層錯(cuò)型層錯(cuò) 111 3 1 111 6 1 111 6 1 )211 ( 4.5.4 擴(kuò)展位錯(cuò)擴(kuò)展位錯(cuò) A 在在110面上的擴(kuò)展位錯(cuò)面上的擴(kuò)展位錯(cuò) n如圖如圖所示，所示，B層原子要從一個(gè)平衡位置滑移到層原子要從一個(gè)平衡位置滑移到 另一個(gè)平衡位置時(shí)，比較容易的途徑是另一個(gè)平衡位置時(shí)，比較容易的途徑是將全位將全位 錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)分解成三個(gè)不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)分解成三個(gè)不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，即，即 n這種全位錯(cuò)這種全位錯(cuò)分解的特點(diǎn)分解的特點(diǎn)是，所形成的是，所形成的 。其

29、中，。其中， 位錯(cuò)留在原位錯(cuò)留在原 位錯(cuò)位錯(cuò) 所在處，所在處， 和和 兩不全位錯(cuò)構(gòu)成擴(kuò)展位兩不全位錯(cuò)構(gòu)成擴(kuò)展位 錯(cuò)的兩個(gè)邊界。錯(cuò)的兩個(gè)邊界。 321 110 8 112 4 110 8 111 2 bbbb aaaa 2 b b 1 b 3 b n 面上相鄰兩層原子的分布圖面上相鄰兩層原子的分布圖 n科恩（科恩（Cohen）等人曾用這種模型設(shè)想一個(gè)）等人曾用這種模型設(shè)想一個(gè) 螺型螺型 位錯(cuò)分解形成可滑移型擴(kuò)展位錯(cuò)的可能性，如位錯(cuò)分解形成可滑移型擴(kuò)展位錯(cuò)的可能性，如圖圖4.21 （a）所示，這種分解反應(yīng)稱(chēng)為）所示，這種分解反應(yīng)稱(chēng)為可滑移分解可滑移分解。 n柯佑帕（柯佑帕（Kroupa）等人又設(shè)想

30、）等人又設(shè)想 螺型位錯(cuò)可沿屬于螺型位錯(cuò)可沿屬于 111晶帶軸的三個(gè)晶帶軸的三個(gè)110面內(nèi)分解，如面內(nèi)分解，如圖圖4.21（b）和）和 （c）所示。其位錯(cuò)反應(yīng)如下：）所示。其位錯(cuò)反應(yīng)如下： n 為中心螺型位錯(cuò)，分別與另三個(gè)不全位錯(cuò)以三片層為中心螺型位錯(cuò)，分別與另三個(gè)不全位錯(cuò)以三片層 錯(cuò)相聯(lián)，故稱(chēng)為錯(cuò)相聯(lián)，故稱(chēng)為三葉位錯(cuò)三葉位錯(cuò)。在圖。在圖4.21中，（中，（b）和（）和（c） 是等效的兩個(gè)狀態(tài)，可以交替地沿同一條位錯(cuò)線(xiàn)擴(kuò)展。是等效的兩個(gè)狀態(tài)，可以交替地沿同一條位錯(cuò)線(xiàn)擴(kuò)展。 4321 111 4 1 011 8 1 101 8 1 110 8 1 111 2 1 bbbbb 111 2 1 111

31、 2 1 4 b 圖圖4.21 柏氏矢量為柏氏矢量為 的螺型位錯(cuò)在的螺型位錯(cuò)在110面上分解面上分解 （a）可滑移分解；（）可滑移分解；（b）和（）和（c）不可滑移分解，兩種狀態(tài)相差）不可滑移分解，兩種狀態(tài)相差180 111 2 1 B 在在112面上的擴(kuò)展位錯(cuò)面上的擴(kuò)展位錯(cuò) nFrank等人提出，等人提出， 螺型位錯(cuò)可在螺型位錯(cuò)可在112面上按下式面上按下式 分解擴(kuò)展：分解擴(kuò)展： 這是由于這是由于一個(gè)螺型全位錯(cuò)分解成兩個(gè)螺型不全位錯(cuò)一個(gè)螺型全位錯(cuò)分解成兩個(gè)螺型不全位錯(cuò)， 均位于同一滑移面上，如均位于同一滑移面上，如圖圖4.22（a）所示。這種位錯(cuò)）所示。這種位錯(cuò) 組態(tài)在外力作用下可整體滑移，

32、也稱(chēng)為組態(tài)在外力作用下可整體滑移，也稱(chēng)為可滑移分解可滑移分解。 n赫許（赫許（Hirsch）等人又提出了一種）等人又提出了一種 螺型位錯(cuò)沿屬螺型位錯(cuò)沿屬 于于111晶帶軸的三個(gè)晶帶軸的三個(gè)112面上分解的可能性，如面上分解的可能性，如圖圖 4.22（b）所示，即）所示，即 111 2 1 111 3 1 111 6 1 111 2 1 111 2 1 111 6 1 111 6 1 111 6 1 111 2 1 n其特點(diǎn)是形成相交的三片層錯(cuò)，分別以三個(gè)其特點(diǎn)是形成相交的三片層錯(cuò)，分別以三個(gè) 螺型螺型 不全位錯(cuò)為邊界，但卻不全位錯(cuò)為邊界，但卻無(wú)中心不全位錯(cuò)無(wú)中心不全位錯(cuò)。 n斯利維克（斯利維克

33、（Sleeswyk）認(rèn)為這種中心無(wú)不全位錯(cuò)的擴(kuò)）認(rèn)為這種中心無(wú)不全位錯(cuò)的擴(kuò) 展位錯(cuò)不穩(wěn)定，應(yīng)按展位錯(cuò)不穩(wěn)定，應(yīng)按圖圖4.22（c）所示的方式分解。在）所示的方式分解。在 無(wú)應(yīng)力作用時(shí)，圖無(wú)應(yīng)力作用時(shí)，圖4.22（c）中所示的組態(tài)可有三種等）中所示的組態(tài)可有三種等 效情況（相差效情況（相差120）。）。 n這種這種各不全位錯(cuò)分別位于不同滑移面上的分解各不全位錯(cuò)分別位于不同滑移面上的分解，也稱(chēng)，也稱(chēng) 為為不可滑移分解不可滑移分解。所形成的擴(kuò)展位錯(cuò)組態(tài)具有阻礙其。所形成的擴(kuò)展位錯(cuò)組態(tài)具有阻礙其 他位錯(cuò)滑移的特性。他位錯(cuò)滑移的特性。 111 6 1 圖圖4.22 螺型位錯(cuò)在螺型位錯(cuò)在112面上分解機(jī)制

34、示意圖面上分解機(jī)制示意圖 （a）可滑移分解；可滑移分解；（b）不可滑移分解，無(wú)中心位錯(cuò)；不可滑移分解，無(wú)中心位錯(cuò)； （c）不可滑移分解，有中心位錯(cuò)不可滑移分解，有中心位錯(cuò) 111 2 1 4.6.1 層錯(cuò)層錯(cuò) n密排六方晶體也為密排結(jié)構(gòu)，其密排六方晶體也為密排結(jié)構(gòu)，其堆垛次序堆垛次序?yàn)闉?AB AB AB，二層一循環(huán)。，二層一循環(huán)。密排面密排面是（是（0001） 面，這種密排面也可以用剛球模型來(lái)描述，如面，這種密排面也可以用剛球模型來(lái)描述，如 圖圖4.23所示。所示。 圖圖4.23 密排六方晶體密排六方晶體 中密排面的剛球模型中密排面的剛球模型 在密排六方晶體中，層錯(cuò)也有內(nèi)稟型和外延在密排六方

35、晶體中，層錯(cuò)也有內(nèi)稟型和外延 型之分，可分別由以下三種方式形成。型之分，可分別由以下三種方式形成。 A 抽出一層原子后，上下兩部分晶體適當(dāng)平移抽出一層原子后，上下兩部分晶體適當(dāng)平移 n若在密排六方晶體的正常若在密排六方晶體的正常AB AB堆垛次序中去堆垛次序中去 掉某一層原子，如掉某一層原子，如B層原子，再使其上各層原層原子，再使其上各層原 子的位置平移子的位置平移 ，會(huì)使堆垛次序變?yōu)?，?huì)使堆垛次序變?yōu)?（4-11） 則形成則形成內(nèi)稟型層錯(cuò)內(nèi)稟型層錯(cuò)，即，即 AB AB AB ACA CA CA （4-12） 1001 3 1 ACAC BABAABABA n其特點(diǎn)是從其特點(diǎn)是從AB AB兩層

36、循環(huán)堆垛過(guò)渡到兩層循環(huán)堆垛過(guò)渡到AC AC堆垛之堆垛之 間，存在三層堆垛結(jié)構(gòu)間，存在三層堆垛結(jié)構(gòu)BAC。由于不可能由同種類(lèi)面。由于不可能由同種類(lèi)面 構(gòu)成鄰近面，如構(gòu)成鄰近面，如AA和和BB，所以在，所以在密排六方晶體中的密排六方晶體中的 層錯(cuò)必然包含面心立方晶體中的堆垛層次層錯(cuò)必然包含面心立方晶體中的堆垛層次。 B 簡(jiǎn)單滑移簡(jiǎn)單滑移 n若將晶體在某一若將晶體在某一B層處剖開(kāi)，使上部晶體相對(duì)下部晶層處剖開(kāi)，使上部晶體相對(duì)下部晶 體平移至體平移至C位置，也可形成位置，也可形成內(nèi)稟型層錯(cuò)內(nèi)稟型層錯(cuò)，例如，例如 （4-13） 則得則得 AB AB ABCA CA CA （4-14） ACACAC BA

37、BABAABAB C 插入一層原子插入一層原子 n若在若在A(yíng)和和B層之間插入一層層之間插入一層C原子，則可形成原子，則可形成外外 延型層錯(cuò)延型層錯(cuò)，即，即 （4-15） n顯然，第一種和第三種情況可以相互轉(zhuǎn)化，通顯然，第一種和第三種情況可以相互轉(zhuǎn)化，通 過(guò)滑移會(huì)由一種層錯(cuò)變成另一種層錯(cuò)，例如過(guò)滑移會(huì)由一種層錯(cuò)變成另一種層錯(cuò)，例如 第一種：第一種：AB AB AC A C A C （滑移）（滑移） 第三種：第三種：AB AB A C B A B A （4-16） BABABCABABA 4.6.2 不全位錯(cuò)不全位錯(cuò) A 密排六方晶體中的矢量記號(hào)密排六方晶體中的矢量記號(hào) 利用圖利用圖4.24所示的

38、所示的雙角錐體雙角錐體表示密排六方表示密排六方 晶體中的各矢量。晶體中的各矢量。 圖圖4.24 密排六方晶體中的密排六方晶體中的柏格森記號(hào)柏格森記號(hào) 可以看出，密排六方晶體中重要的位錯(cuò)有：可以看出，密排六方晶體中重要的位錯(cuò)有： n1）6個(gè)柏氏矢量等于雙角錐體個(gè)柏氏矢量等于雙角錐體基面基面ABC的邊長(zhǎng)的邊長(zhǎng) 的的全位錯(cuò)全位錯(cuò)，即，即 ； n2）2個(gè)柏氏矢量個(gè)柏氏矢量垂直于基面垂直于基面的的全位錯(cuò)全位錯(cuò)， 即即 ； n3）12個(gè)個(gè) 型的型的不全位錯(cuò)不全位錯(cuò)，其柏氏矢量可，其柏氏矢量可 用用 表示，是代表表示，是代表SA和和TB中點(diǎn)連線(xiàn)長(zhǎng)中點(diǎn)連線(xiàn)長(zhǎng) 度兩倍的矢量度兩倍的矢量； n4）4個(gè)柏氏矢量個(gè)柏

39、氏矢量垂直于底面垂直于底面的的不全位錯(cuò)不全位錯(cuò)，即，即 ； CABC,AB和 TSST 和 3211 3 1 TB/SA TS和 n5）6個(gè)在基面上的個(gè)在基面上的肖克萊不全位錯(cuò)肖克萊不全位錯(cuò)，其柏氏矢，其柏氏矢 量分別為量分別為 ； n6）12個(gè)柏氏矢量為個(gè)柏氏矢量為 的的不全位錯(cuò)不全位錯(cuò)，是由，是由4）和）和5）兩不全位錯(cuò)合）兩不全位錯(cuò)合 成的結(jié)果。成的結(jié)果。 n密排六方晶體中密排六方晶體中常見(jiàn)位錯(cuò)的柏格森記號(hào)常見(jiàn)位錯(cuò)的柏格森記號(hào)(表表4-3) CBA和, CTBTTCSBS和、AAS （2）戴曼諾（）戴曼諾（Damiano）記號(hào)）記號(hào) n圖圖4.25所示的基本六方單位晶胞上，各符號(hào)表所示的

40、基本六方單位晶胞上，各符號(hào)表 示密排六方晶體中常見(jiàn)位錯(cuò)的柏氏矢量及滑移示密排六方晶體中常見(jiàn)位錯(cuò)的柏氏矢量及滑移 面，面，見(jiàn)表見(jiàn)表4.4。 圖圖4.25 密排六方晶體中矢量的密排六方晶體中矢量的戴曼諾記號(hào)戴曼諾記號(hào) 表表4.4 密排六方晶體中密排六方晶體中常見(jiàn)位錯(cuò)及滑移面的戴曼諾記號(hào)常見(jiàn)位錯(cuò)及滑移面的戴曼諾記號(hào) B 肖克萊不全位錯(cuò)肖克萊不全位錯(cuò) n在鈹、鎂、鎘和鋅等具有密排六方點(diǎn)陣的金屬在鈹、鎂、鎘和鋅等具有密排六方點(diǎn)陣的金屬 中，滑移系統(tǒng)中，滑移系統(tǒng) （0001）的臨界切應(yīng)力很的臨界切應(yīng)力很 低，使基面滑移易于進(jìn)行。低，使基面滑移易于進(jìn)行。在基面上，全位錯(cuò)在基面上，全位錯(cuò) 可分解成兩個(gè)肖克萊不

41、全位錯(cuò)，中間以?xún)?nèi)稟型可分解成兩個(gè)肖克萊不全位錯(cuò)，中間以?xún)?nèi)稟型 層錯(cuò)區(qū)相連，層錯(cuò)區(qū)相連，如如圖圖4.26所示。相應(yīng)的位錯(cuò)反應(yīng)所示。相應(yīng)的位錯(cuò)反應(yīng) 按柏格森記號(hào)為：按柏格森記號(hào)為： （4-17） 即即 0211 3 1 BAAB 0101 3 1 0110 3 1 0211 3 1 兩肖克萊不全位錯(cuò)的柏氏矢量同全位錯(cuò)的柏氏兩肖克萊不全位錯(cuò)的柏氏矢量同全位錯(cuò)的柏氏 矢量之間呈矢量之間呈30角。肖克萊不全位錯(cuò)可具有角。肖克萊不全位錯(cuò)可具有 刃型、螺型或混合型等類(lèi)型。刃型、螺型或混合型等類(lèi)型。 （4-11）式）式（4-13）式）式 圖圖4.26 全位錯(cuò)在基面上分解成兩個(gè)肖克萊位錯(cuò)和內(nèi)稟型層錯(cuò)全位錯(cuò)在基面

42、上分解成兩個(gè)肖克萊位錯(cuò)和內(nèi)稟型層錯(cuò) C 弗蘭克不全位錯(cuò)弗蘭克不全位錯(cuò) n在密排六方晶體中，可由在密排六方晶體中，可由空位盤(pán)崩塌空位盤(pán)崩塌或或間隙原間隙原 子沉淀子沉淀形成弗蘭克位錯(cuò)。由形成弗蘭克位錯(cuò)。由圖圖4.27可見(jiàn)，可見(jiàn)，空位空位 在基面上在基面上聚集聚集和和崩塌崩塌后，會(huì)導(dǎo)致后，會(huì)導(dǎo)致同種類(lèi)原子層同種類(lèi)原子層 成為成為近鄰近鄰，使系統(tǒng)，使系統(tǒng)能量增高能量增高。改變這種不穩(wěn)定。改變這種不穩(wěn)定 原子組態(tài)的一種方式是將空位盤(pán)上面的一層原原子組態(tài)的一種方式是將空位盤(pán)上面的一層原 子由子由B位置改變到位置改變到C位置，成為一層附加的位置，成為一層附加的C原原 子，如子，如圖圖4.27（c）所示。這

43、相當(dāng)于其上層和所示。這相當(dāng)于其上層和 下層各有符號(hào)相反的一個(gè)柏氏矢量為下層各有符號(hào)相反的一個(gè)柏氏矢量為 的肖克萊位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。的肖克萊位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。 0110 3 1 圖圖4.27 弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的空位盤(pán)崩塌形成機(jī)制弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的空位盤(pán)崩塌形成機(jī)制 （a）空位在基面上聚集形成空位盤(pán)；（）空位在基面上聚集形成空位盤(pán)；（b）空位盤(pán)崩塌；）空位盤(pán)崩塌； （c）調(diào)整層錯(cuò)區(qū)堆垛次序，形成外延型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)；）調(diào)整層錯(cuò)區(qū)堆垛次序，形成外延型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)； （d）調(diào)整層錯(cuò)區(qū)堆垛次序，形成內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)）調(diào)整層錯(cuò)區(qū)堆垛次序，形成內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán) n所涉及的位錯(cuò)反應(yīng)按戴曼諾記號(hào)為：所涉及的位錯(cuò)反應(yīng)按戴曼

44、諾記號(hào)為： （4-18） 即即 00 AAAA 0001 2 1 1001 3 1 0011 3 1 0001 2 1 然而，然而，按此種方式所形成的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)包圍著按此種方式所形成的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)包圍著 層錯(cuò)，所需能量較大，層錯(cuò)，所需能量較大，故故有可能在層錯(cuò)區(qū)有可能在層錯(cuò)區(qū) 萌生一個(gè)肖克萊位錯(cuò)環(huán)，并由其擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)使層錯(cuò)萌生一個(gè)肖克萊位錯(cuò)環(huán)，并由其擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)使層錯(cuò) 變?yōu)樽優(yōu)?。于是，在原弗蘭克位錯(cuò)環(huán)所在的邊。于是，在原弗蘭克位錯(cuò)環(huán)所在的邊 界處，便可能發(fā)生如下反應(yīng)而形成界處，便可能發(fā)生如下反應(yīng)而形成 型的弗蘭型的弗蘭 克位錯(cuò)?？宋诲e(cuò)。 0 AA （4-19） 即即 n在所得到的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)內(nèi)包圍著

45、內(nèi)稟型層錯(cuò)，在所得到的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)內(nèi)包圍著內(nèi)稟型層錯(cuò)， 層錯(cuò)能較低。一般認(rèn)為，層錯(cuò)能較低。一般認(rèn)為，外延型層錯(cuò)的層錯(cuò)能外延型層錯(cuò)的層錯(cuò)能 約為內(nèi)稟型層錯(cuò)的三倍。約為內(nèi)稟型層錯(cuò)的三倍。所以，所以，在密排六方晶在密排六方晶 體中由空位盤(pán)崩塌形成的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的柏氏體中由空位盤(pán)崩塌形成的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的柏氏 矢量以矢量以 為主。為主。位錯(cuò)環(huán)的尺寸受層錯(cuò)能、位錯(cuò)環(huán)的尺寸受層錯(cuò)能、 應(yīng)力、溫度和雜質(zhì)含量等影響。應(yīng)力、溫度和雜質(zhì)含量等影響。 和和 型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)不能沿基面滑移（不動(dòng)位型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)不能沿基面滑移（不動(dòng)位 錯(cuò)），但兩者均可攀移。錯(cuò)），但兩者均可攀移。 00 AAAA 2032 6 1 0001

46、 2 1 1001 3 1 3220 6 1 0 A 0 AA n另外，也可以由另外，也可以由間隙原子在基面上沉淀間隙原子在基面上沉淀 (Precipitate)形成形成如如圖圖4.28（a）和（）和（b）的圍）的圍 繞繞外延型層錯(cuò)外延型層錯(cuò)的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)，其柏氏矢量的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)，其柏氏矢量 為為 。由于其層錯(cuò)能高使位錯(cuò)環(huán)尺寸足夠。由于其層錯(cuò)能高使位錯(cuò)環(huán)尺寸足夠 大時(shí)，會(huì)大時(shí)，會(huì)按（按（4-19）式）式通過(guò)肖克萊位錯(cuò)環(huán)的萌通過(guò)肖克萊位錯(cuò)環(huán)的萌 生與運(yùn)動(dòng)而生與運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)變成內(nèi)稟型轉(zhuǎn)變成內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)，如圖弗蘭克位錯(cuò)環(huán)，如圖 4.28（c）所示。在經(jīng)輻照的）所示。在經(jīng)輻照的Mg、Cd和和Zn中

47、，中， 已觀(guān)察到間隙原子在基面上沉淀形成的弗蘭克已觀(guān)察到間隙原子在基面上沉淀形成的弗蘭克 位錯(cuò)環(huán)，其柏氏矢量為位錯(cuò)環(huán)，其柏氏矢量為 和和 兩種。兩種。 0001 2 1 0001 2 1 3220 6 1 圖圖4.28 弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的間隙原弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的間隙原 子沉淀形成機(jī)制子沉淀形成機(jī)制 （a）間隙原子在基面上沉淀；）間隙原子在基面上沉淀； （b）外延型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的）外延型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的 形成；形成； （c）內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的）內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的 形成形成 D 其他不全位錯(cuò)其他不全位錯(cuò) n除在表除在表4.3中已討論過(guò)的幾種不全位錯(cuò)外，其中已討論過(guò)的幾種不全位錯(cuò)外，其 余位錯(cuò)均與位錯(cuò)分解

48、或合成有關(guān)。例如，可動(dòng)余位錯(cuò)均與位錯(cuò)分解或合成有關(guān)。例如，可動(dòng) 的不全位錯(cuò)的不全位錯(cuò) 位于基面，圍繞著內(nèi)稟型層錯(cuò)，位于基面，圍繞著內(nèi)稟型層錯(cuò)， 并對(duì)以下位錯(cuò)分解反應(yīng)具有亞穩(wěn)定性。并對(duì)以下位錯(cuò)分解反應(yīng)具有亞穩(wěn)定性。 或或 n不動(dòng)位錯(cuò)不動(dòng)位錯(cuò) 也有一定的亞穩(wěn)定性，可按以下也有一定的亞穩(wěn)定性，可按以下 反應(yīng)分解：反應(yīng)分解： n其中，分解產(chǎn)物其中，分解產(chǎn)物 和和 兩位錯(cuò)可分別在兩位錯(cuò)可分別在 面上滑移。面上滑移。 A CACA BABA C CCCC CC C )()(CBAACAC和 n全位錯(cuò)全位錯(cuò) 或或 為可動(dòng)位錯(cuò)，但在一定條件下為可動(dòng)位錯(cuò)，但在一定條件下 可分解形成不動(dòng)位錯(cuò)組態(tài)，如可分解形成不動(dòng)

49、位錯(cuò)組態(tài)，如圖圖4.29所示。相所示。相 應(yīng)的分解反應(yīng)為：應(yīng)的分解反應(yīng)為： 或或 n由圖由圖4.29可知，這種分解反應(yīng)需要攀移條件，可知，這種分解反應(yīng)需要攀移條件， 可可通過(guò)空位或間隙原子短程擴(kuò)散發(fā)生通過(guò)空位或間隙原子短程擴(kuò)散發(fā)生。這種分。這種分 解反應(yīng)對(duì)于限制非基面滑移有重要作用，可能解反應(yīng)對(duì)于限制非基面滑移有重要作用，可能 是使全位錯(cuò)是使全位錯(cuò) 或或 滑移時(shí)有很高靜態(tài)滑移時(shí)有很高靜態(tài)P一一N 障礙的原因。障礙的原因。 AA BA AAAAAA 00 BAAABA 00 AA BA 圖圖4.29 全位錯(cuò)全位錯(cuò) 分解分解 （a） 全位錯(cuò)組態(tài)；（全位錯(cuò)組態(tài)；（b） 復(fù)合位錯(cuò)組態(tài)復(fù)合位錯(cuò)組態(tài) AA AA AAAA 00 4.6.3 位錯(cuò)的擴(kuò)展位錯(cuò)的擴(kuò)展 n n擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度與層錯(cuò)能成反比擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度與層錯(cuò)能成反比，層錯(cuò)能較高，層錯(cuò)