2-3 位錯(cuò)類(lèi)型及柏氏矢量-55

1、中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量2.3 位錯(cuò)的基本概念位錯(cuò)的基本概念 上世紀(jì)初，塑性變形用于制造金屬制品和強(qiáng)化材上世紀(jì)初，塑性變形用于制造金屬制品和強(qiáng)化材料，尚不能解釋變形的微觀過(guò)程、加工硬化等滑料，尚不能解釋變形的微觀過(guò)程、加工硬化等滑移帶現(xiàn)象移帶現(xiàn)象 普遍認(rèn)為金屬塑性變形是晶體剛性滑移的結(jié)果：普遍認(rèn)為金屬塑性變形是晶體剛性滑移的結(jié)果：滑移面兩側(cè)的晶體借助于剛性滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)變形滑移面兩側(cè)的晶體借助于剛性滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)變形 1926年，弗蘭克爾從剛性模型出發(fā)，估計(jì)了晶體年，弗蘭克爾從剛性模型出發(fā)，估計(jì)了晶體的理論強(qiáng)度的理論強(qiáng)

2、度(1) 位錯(cuò)理論產(chǎn)生背景位錯(cuò)理論產(chǎn)生背景中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量(2) 理論強(qiáng)度理論強(qiáng)度 根據(jù)晶體的性質(zhì)，阻力應(yīng)是根據(jù)晶體的性質(zhì)，阻力應(yīng)是周期函數(shù)周期函數(shù)當(dāng)當(dāng)x=0, =0;x=b, =0 取取 當(dāng)當(dāng)x很小時(shí)，很小時(shí)，bxm2sinbxm2中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量 由于切變量由于切變量x/a, 根據(jù)虎克定律根據(jù)虎克定律 兩式比較得兩式比較得 因因a b,所以所以axGaxGbxm22GmG為切變模量為切變模量中南大學(xué)材

3、料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量晶體的理論切應(yīng)力與實(shí)驗(yàn)值的比較（晶體的理論切應(yīng)力與實(shí)驗(yàn)值的比較（MN/m2）金金 屬屬理論切應(yīng)力理論切應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值實(shí)驗(yàn)值切變模量切變模量Al38300.78624400Ag39800.37225000Cu64800.49040700-Fe110002.7568950Mg26300.39316400中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)（位錯(cuò)（dislocation） 一般金屬的一般金屬的G=104105MPa,理論剪切

4、強(qiáng)度應(yīng)理論剪切強(qiáng)度應(yīng)為為103104MPa，實(shí)際只有，實(shí)際只有110MPa 理論強(qiáng)度比實(shí)測(cè)值大理論強(qiáng)度比實(shí)測(cè)值大1000倍以上倍以上！ 1934年，年，Taylor, Polanyi和和Orowan幾乎同時(shí)幾乎同時(shí)提出晶體中存在易動(dòng)的缺陷提出晶體中存在易動(dòng)的缺陷位錯(cuò)，位錯(cuò)，借借助于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)塑性變形助于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)塑性變形中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)屬于一種線缺陷位錯(cuò)屬于一種線缺陷 位錯(cuò)是一個(gè)直徑位錯(cuò)是一個(gè)直徑35個(gè)原子間距，長(zhǎng)幾千個(gè)原子間距，長(zhǎng)幾千幾萬(wàn)個(gè)原子間距的管狀原子畸變區(qū)幾萬(wàn)個(gè)原子間距的管狀原子畸

5、變區(qū) 從幾何上看，它是一個(gè)方向尺寸較大，而從幾何上看，它是一個(gè)方向尺寸較大，而另外兩個(gè)方向上尺寸較小的線缺陷另外兩個(gè)方向上尺寸較小的線缺陷 位錯(cuò)對(duì)晶體生長(zhǎng)、相變、塑性變形、擴(kuò)散位錯(cuò)對(duì)晶體生長(zhǎng)、相變、塑性變形、擴(kuò)散、再結(jié)晶等一系列行為及材料的物理、化、再結(jié)晶等一系列行為及材料的物理、化學(xué)性質(zhì)都有十分重要的影響學(xué)性質(zhì)都有十分重要的影響中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)形成位錯(cuò)形成 可在晶體形成過(guò)程（凝固或冷卻）中產(chǎn)生可在晶體形成過(guò)程（凝固或冷卻）中產(chǎn)生 晶體在塑性加工時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的刃型位錯(cuò)晶體在塑性加工時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大

6、量的刃型位錯(cuò) 位錯(cuò)存在于很多材料中，包括陶瓷和聚合物位錯(cuò)存在于很多材料中，包括陶瓷和聚合物 位錯(cuò)能夠解釋金屬材料中的變形和強(qiáng)化現(xiàn)象位錯(cuò)能夠解釋金屬材料中的變形和強(qiáng)化現(xiàn)象2021-6-14蔡格梅蔡格梅 7中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)的基本類(lèi)型及特征位錯(cuò)的基本類(lèi)型及特征1.刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)2.螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)3.混合位錯(cuò)混合位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 8中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量（一）刃型位錯(cuò)（一）刃型位錯(cuò)2021-6

7、-14蔡格梅蔡格梅 9 可以想像為晶體內(nèi)有一原子平面中斷于晶體內(nèi)部，這個(gè)原可以想像為晶體內(nèi)有一原子平面中斷于晶體內(nèi)部，這個(gè)原子平面中斷處的邊沿及其周?chē)鷧^(qū)域是一個(gè)刃型位錯(cuò)子平面中斷處的邊沿及其周?chē)鷧^(qū)域是一個(gè)刃型位錯(cuò) 中斷處的邊沿猶如在晶體中插入一把刀刃，故稱(chēng)之為中斷處的邊沿猶如在晶體中插入一把刀刃，故稱(chēng)之為“刃刃型位錯(cuò)型位錯(cuò)”，在刃口處的原子列定義為，在刃口處的原子列定義為“刃型位錯(cuò)線刃型位錯(cuò)線”中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò) 力作用在晶體右上角，使右上角的上半部晶體

8、沿滑力作用在晶體右上角，使右上角的上半部晶體沿滑移面向左作局部移動(dòng)，使原子列移動(dòng)了一個(gè)原子間移面向左作局部移動(dòng)，使原子列移動(dòng)了一個(gè)原子間距，從而形成一個(gè)刃型位錯(cuò)距，從而形成一個(gè)刃型位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 10中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量刃型位錯(cuò)模型刃型位錯(cuò)模型一列或相鄰的幾列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)原子完整排列原子完整排列2021-6-14蔡格梅

9、蔡格梅 12中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)受切應(yīng)力作用原子面移動(dòng)受切應(yīng)力作用原子面移動(dòng)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 13中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)受切應(yīng)力作用原子面移動(dòng)受切應(yīng)力作用原子面移動(dòng)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 14中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏

10、矢量晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)晶體局部滑移形成刃型位錯(cuò)出現(xiàn)多余半原子面，表面形成臺(tái)階出現(xiàn)多余半原子面，表面形成臺(tái)階2021-6-14蔡格梅蔡格梅 15中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量半原子面在滑移面以上的稱(chēng)半原子面在滑移面以上的稱(chēng)正刃位錯(cuò)正刃位錯(cuò)，用，用“ ”表示。表示。半原子面在滑移面以下的稱(chēng)半原子面在滑移面以下的稱(chēng)負(fù)刃位錯(cuò)負(fù)刃位錯(cuò)，用，用“ ”表示。表示。刃型位錯(cuò)的分類(lèi)刃型位錯(cuò)的分類(lèi)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 16從滑移角度來(lái)看，可以把位錯(cuò)定義為晶體中已滑移區(qū)域和未從滑移角度來(lái)看，可以把位錯(cuò)定義為晶體中已滑移

11、區(qū)域和未滑移區(qū)域的邊界滑移區(qū)域的邊界中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量刃型位錯(cuò)線周?chē)膹椥曰內(nèi)行臀诲e(cuò)線周?chē)膹椥曰?點(diǎn)陣畸變是對(duì)稱(chēng)的，位錯(cuò)中心受到畸變度最大，離開(kāi)位點(diǎn)陣畸變是對(duì)稱(chēng)的，位錯(cuò)中心受到畸變度最大，離開(kāi)位錯(cuò)中心畸變程度減小錯(cuò)中心畸變程度減小刃位錯(cuò)周?chē)硬煌潭鹊仄x平衡位置，使周?chē)c(diǎn)陣發(fā)刃位錯(cuò)周?chē)硬煌潭鹊仄x平衡位置，使周?chē)c(diǎn)陣發(fā)生彈性畸變生彈性畸變正正刃型位錯(cuò)：晶面上部原子受壓應(yīng)力，晶面下部原子受拉應(yīng)力刃型位錯(cuò)：晶面上部原子受壓應(yīng)力，晶面下部原子受拉應(yīng)力負(fù)負(fù)刃型位錯(cuò)：晶面上部原子受拉應(yīng)力，晶面下

12、部原子受壓應(yīng)力刃型位錯(cuò)：晶面上部原子受拉應(yīng)力，晶面下部原子受壓應(yīng)力 一般把點(diǎn)陣畸變程度大于正常原子間距一般把點(diǎn)陣畸變程度大于正常原子間距1/4的區(qū)域?qū)挾榷ǖ膮^(qū)域?qū)挾榷x為義為位錯(cuò)寬度位錯(cuò)寬度，約為，約為25個(gè)原子間距個(gè)原子間距2021-6-14蔡格梅蔡格梅 17中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量晶體中的純?nèi)行臀诲e(cuò)環(huán)晶體中的純?nèi)行臀诲e(cuò)環(huán) 刃型位錯(cuò)不一定是直線，可以是刃型位錯(cuò)不一定是直線，可以是折線或曲線折線或曲線晶體中的位錯(cuò)作為滑移區(qū)的邊界，就不可能中斷于晶體內(nèi)部，晶體中的位錯(cuò)作為滑移區(qū)的邊界，就不可能中斷于晶體內(nèi)部，

13、它們或者它們或者中止于表面中止于表面，或者，或者中止于晶界和相界中止于晶界和相界，或者，或者與其它與其它位錯(cuò)線相交位錯(cuò)線相交，或者自行在晶體內(nèi)，或者自行在晶體內(nèi)形成一個(gè)封閉環(huán)形成一個(gè)封閉環(huán)EFGHEFGH是位錯(cuò)環(huán)，是由于晶體中多是位錯(cuò)環(huán)，是由于晶體中多了一片了一片EFGHEFGH的原子層所造成的的原子層所造成的這種位錯(cuò)環(huán)多由于空位集團(tuán)崩塌這種位錯(cuò)環(huán)多由于空位集團(tuán)崩塌而形成而形成2021-6-14蔡格梅蔡格梅 18中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量幾種不規(guī)則的刃型位錯(cuò)幾種不規(guī)則的刃型位錯(cuò)2021-6-1419中南大學(xué)材

14、料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)小結(jié)小結(jié)（1）由一個(gè)多余半原子平面所形成的線缺陷，）由一個(gè)多余半原子平面所形成的線缺陷， 位錯(cuò)寬度約位錯(cuò)寬度約25個(gè)原子間距，位錯(cuò)是一管道個(gè)原子間距，位錯(cuò)是一管道（4）晶體中產(chǎn)生刃型位錯(cuò)時(shí)，其周?chē)c(diǎn)陣產(chǎn)生彈性畸變，）晶體中產(chǎn)生刃型位錯(cuò)時(shí)，其周?chē)c(diǎn)陣產(chǎn)生彈性畸變，既有正應(yīng)變，又有切應(yīng)變，使晶體處于受力狀態(tài)。既有正應(yīng)變，又有切應(yīng)變，使晶體處于受力狀態(tài)。正刃型位錯(cuò)：滑移面上方原子受到壓應(yīng)力，下方原子受到正刃型位錯(cuò)：滑移面上方原子受到壓應(yīng)力，下方原子受到拉應(yīng)力；負(fù)刃型位錯(cuò)則剛好相反拉應(yīng)

15、力；負(fù)刃型位錯(cuò)則剛好相反 （2）位錯(cuò)滑移矢量）位錯(cuò)滑移矢量b垂直于位錯(cuò)線，垂直于位錯(cuò)線， 位錯(cuò)線和滑移矢量構(gòu)成滑移的唯一平面即滑移面位錯(cuò)線和滑移矢量構(gòu)成滑移的唯一平面即滑移面 （3）位錯(cuò)線不一定是直線，）位錯(cuò)線不一定是直線， 形狀可為直線、折線、曲線和位錯(cuò)環(huán)形狀可為直線、折線、曲線和位錯(cuò)環(huán)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 20中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量（二）螺型位錯(cuò)（二）螺型位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 21 假設(shè)外力使晶體作另一種局部滑移（撕裂），假設(shè)外力使晶體作另一種局部滑移（撕裂），滑移面上下兩部分

16、晶體作切滑移滑移面上下兩部分晶體作切滑移 滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界就是螺型位錯(cuò)?；茀^(qū)與未滑移區(qū)的邊界就是螺型位錯(cuò)。 滑移方向與位錯(cuò)線平行?；品较蚺c位錯(cuò)線平行。中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)的形成螺型位錯(cuò)的形成 假定在一塊簡(jiǎn)單立方晶體中假定在一塊簡(jiǎn)單立方晶體中 沿某一晶面切一刀縫，貫穿于晶沿某一晶面切一刀縫，貫穿于晶體右側(cè)至體右側(cè)至BC處處 在晶體的右側(cè)上部施加一切應(yīng)力在晶體的右側(cè)上部施加一切應(yīng)力，使右端上下兩部分晶體相對(duì)滑移使右端上下兩部分晶體相對(duì)滑移一個(gè)原子間距一個(gè)原子間距 BC線左邊晶體未發(fā)生滑移，

17、出現(xiàn)線左邊晶體未發(fā)生滑移，出現(xiàn)已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界BC2021-6-14蔡格梅蔡格梅 22BcAD中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)的形成螺型位錯(cuò)的形成右側(cè)晶體上下兩部分發(fā)生晶格扭動(dòng)右側(cè)晶體上下兩部分發(fā)生晶格扭動(dòng)俯視：滑移區(qū)上下兩層原子發(fā)生了錯(cuò)動(dòng)，晶體點(diǎn)陣畸變最嚴(yán)重的區(qū)域俯視：滑移區(qū)上下兩層原子發(fā)生了錯(cuò)動(dòng)，晶體點(diǎn)陣畸變最嚴(yán)重的區(qū)域內(nèi)的兩層原子平面變成螺旋面內(nèi)的兩層原子平面變成螺旋面畸變區(qū)的尺寸與長(zhǎng)度相比小得多，在畸變區(qū)范圍內(nèi)稱(chēng)為螺型位錯(cuò)畸變區(qū)的尺寸與長(zhǎng)度相比小得多，在畸變區(qū)范圍內(nèi)稱(chēng)

18、為螺型位錯(cuò)已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的交線已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的交線BC則稱(chēng)之為則稱(chēng)之為螺型位錯(cuò)線螺型位錯(cuò)線2021-6-14蔡格梅蔡格梅 23BCAD中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)模型螺型位錯(cuò)模型中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量垂直于位錯(cuò)線的晶面形狀垂直于位錯(cuò)線的晶面形狀中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 26左

19、俯視左俯視中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 27中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 28中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)螺型位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 29中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)

20、類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)特征螺型位錯(cuò)特征1 1）螺型位錯(cuò)無(wú)額外半原子面，原子錯(cuò)排呈軸對(duì)稱(chēng)）螺型位錯(cuò)無(wú)額外半原子面，原子錯(cuò)排呈軸對(duì)稱(chēng) 2 2）螺型位錯(cuò)與滑移矢量平行，故一定是直線）螺型位錯(cuò)與滑移矢量平行，故一定是直線3 3）包含螺位錯(cuò)的面必然包含滑移矢量）包含螺位錯(cuò)的面必然包含滑移矢量5 5）位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶塊滑移方向、應(yīng)力矢量互）位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶塊滑移方向、應(yīng)力矢量互相垂直相垂直4 4）螺位錯(cuò)周?chē)狞c(diǎn)陣也發(fā)生彈性畸變，但只有平行）螺位錯(cuò)周?chē)狞c(diǎn)陣也發(fā)生彈性畸變，但只有平行于位錯(cuò)線的切應(yīng)變，無(wú)正應(yīng)變（在垂直于位錯(cuò)線于位錯(cuò)線的切應(yīng)變，無(wú)正應(yīng)變（在垂直于位錯(cuò)線的平面投影上，看不出缺陷）的平面投

21、影上，看不出缺陷）螺位錯(cuò)可以有無(wú)窮個(gè)滑移面螺位錯(cuò)可以有無(wú)窮個(gè)滑移面實(shí)際上滑移通常是在原子密排面上進(jìn)行（滑移面有限）實(shí)際上滑移通常是在原子密排面上進(jìn)行（滑移面有限）2021-6-14蔡格梅蔡格梅 30中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)的分類(lèi)螺型位錯(cuò)的分類(lèi)按照螺旋面前進(jìn)的方向與螺旋面旋轉(zhuǎn)方向的關(guān)系分按照螺旋面前進(jìn)的方向與螺旋面旋轉(zhuǎn)方向的關(guān)系分 左螺型位錯(cuò)左螺型位錯(cuò) 右螺型位錯(cuò)右螺型位錯(cuò) 符合右手定則（右手拇指代表螺旋面前進(jìn)方向，其符合右手定則（右手拇指代表螺旋面前進(jìn)方向，其它四指代表螺旋面旋轉(zhuǎn)方向）的稱(chēng)為右螺型位

22、錯(cuò)，它四指代表螺旋面旋轉(zhuǎn)方向）的稱(chēng)為右螺型位錯(cuò)，符合左手定則的稱(chēng)為左螺型位錯(cuò)符合左手定則的稱(chēng)為左螺型位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 31中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)與刃型位錯(cuò)區(qū)別螺型位錯(cuò)與刃型位錯(cuò)區(qū)別螺型位錯(cuò)線與滑移矢量平行螺型位錯(cuò)線與滑移矢量平行螺型位錯(cuò)受力時(shí)只存在平行位錯(cuò)線的切應(yīng)力，而螺型位錯(cuò)受力時(shí)只存在平行位錯(cuò)線的切應(yīng)力，而無(wú)正應(yīng)力無(wú)正應(yīng)力螺型位錯(cuò)線移動(dòng)方向與滑動(dòng)方向相垂直螺型位錯(cuò)線移動(dòng)方向與滑動(dòng)方向相垂直2021-6-14蔡格梅蔡格梅 32中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院

23、材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量( (三三) ) 混合位錯(cuò)混合位錯(cuò)位錯(cuò)線與滑移矢量?jī)烧叻较驃A角呈任意角度位錯(cuò)線與滑移矢量?jī)烧叻较驃A角呈任意角度滑移面滑移面ABCABC范圍內(nèi)原子發(fā)生了位移，其滑移矢范圍內(nèi)原子發(fā)生了位移，其滑移矢量用量用b b表示表示混合位錯(cuò)的形成混合位錯(cuò)的形成 位錯(cuò)線上任一點(diǎn)的滑移矢量相同位錯(cuò)線上任一點(diǎn)的滑移矢量相同晶體右上角在外力晶體右上角在外力F F作用下發(fā)生切變作用下發(fā)生切變弧線弧線ACAC即是位錯(cuò)線，為已滑移區(qū)和未滑移區(qū)即是位錯(cuò)線，為已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界，與滑移矢量成任意角度的邊界，與滑移矢量成任意角度晶體中較常見(jiàn)的一種位錯(cuò)晶體中較常見(jiàn)的

24、一種位錯(cuò)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 33中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量混合位錯(cuò)混合位錯(cuò) AC位錯(cuò)線中位錯(cuò)線中混合位錯(cuò)原子組態(tài)混合位錯(cuò)原子組態(tài) 靠近靠近A端的位錯(cuò)線段端的位錯(cuò)線段平行于平行于 滑移矢量，屬于純螺型位錯(cuò)滑移矢量，屬于純螺型位錯(cuò)靠近靠近C端的位錯(cuò)線段端的位錯(cuò)線段垂直于垂直于 滑移矢量，屬于純?nèi)行臀诲e(cuò)滑移矢量，屬于純?nèi)行臀诲e(cuò)其余部分線段與滑移矢量成任其余部分線段與滑移矢量成任意角度，屬混合位錯(cuò)意角度，屬混合位錯(cuò)每一段位錯(cuò)線均可分解為每一段位錯(cuò)線均可分解為 刃型和螺型兩個(gè)分量刃型和螺型兩個(gè)分量2021-

25、6-14蔡格梅蔡格梅 34中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量混合位錯(cuò)模型混合位錯(cuò)模型2021-6-14蔡格梅蔡格梅 35中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量滑移面附近的原子面滑移面附近的原子面中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)線的一些性質(zhì)位錯(cuò)線的一些性質(zhì) （1）位錯(cuò)線是已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界）位錯(cuò)線是已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界; （2）位錯(cuò)及其畸變區(qū)是一條管道）

26、位錯(cuò)及其畸變區(qū)是一條管道, 位錯(cuò)線位錯(cuò)線附近的原子偏離了平衡位置。附近的原子偏離了平衡位置。 （3）位錯(cuò)線具有連續(xù)性，即位錯(cuò)線不能中）位錯(cuò)線具有連續(xù)性，即位錯(cuò)線不能中斷于晶體內(nèi)部。只可在表面露頭，或終止斷于晶體內(nèi)部。只可在表面露頭，或終止于晶界和相界，或與其它位錯(cuò)相交，或自于晶界和相界，或與其它位錯(cuò)相交，或自行封閉成環(huán)。行封閉成環(huán)。中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量（4 4）柏氏矢量（）柏氏矢量（Burgers vector） 1939年柏格斯（年柏格斯（J. M. Burgers）提出了采用柏氏）提出了采用柏氏回路

27、來(lái)定義位錯(cuò)，借助一個(gè)規(guī)定的矢量即柏氏矢回路來(lái)定義位錯(cuò)，借助一個(gè)規(guī)定的矢量即柏氏矢量來(lái)揭示位錯(cuò)的本質(zhì)。量來(lái)揭示位錯(cuò)的本質(zhì)。 位錯(cuò)從晶體移出，滑移臺(tái)階的大小方向用滑移矢位錯(cuò)從晶體移出，滑移臺(tái)階的大小方向用滑移矢量表示，滑移矢量也稱(chēng)柏氏矢量量表示，滑移矢量也稱(chēng)柏氏矢量 柏氏矢量反應(yīng)了位錯(cuò)中心區(qū)點(diǎn)陣畸變的程度和方柏氏矢量反應(yīng)了位錯(cuò)中心區(qū)點(diǎn)陣畸變的程度和方向向 柏氏矢量柏氏矢量=位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)的原子位移位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)的原子位移中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量柏氏矢量確定柏氏矢量確定 1) 選定位錯(cuò)線的正向選定位錯(cuò)線的正向 2) 實(shí)際

28、晶體中：從任一原子出發(fā)，圍繞位錯(cuò)（避實(shí)際晶體中：從任一原子出發(fā)，圍繞位錯(cuò)（避開(kāi)位錯(cuò)線附近的嚴(yán)重畸變區(qū)）以一定的步數(shù)作一開(kāi)位錯(cuò)線附近的嚴(yán)重畸變區(qū)）以一定的步數(shù)作一閉合回路（稱(chēng)為柏氏回路）。閉合回路（稱(chēng)為柏氏回路）。 3) 完整晶體中：按同樣的方向和步數(shù)作相同的回完整晶體中：按同樣的方向和步數(shù)作相同的回路，該回路并不封閉，由終點(diǎn)路，該回路并不封閉，由終點(diǎn)F向起點(diǎn)向起點(diǎn)S引一矢量引一矢量，使該回路閉合，這個(gè)矢量，使該回路閉合，這個(gè)矢量b就是實(shí)際晶體中位就是實(shí)際晶體中位錯(cuò)的柏氏矢量。錯(cuò)的柏氏矢量。中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏

29、氏矢量柏氏矢量的確定方法柏氏矢量的確定方法1 1）人為假定位錯(cuò)線方向）人為假定位錯(cuò)線方向2 2）用右手螺旋法則來(lái)確定柏格斯回路的旋轉(zhuǎn)方向）用右手螺旋法則來(lái)確定柏格斯回路的旋轉(zhuǎn)方向3 3）將含有位錯(cuò)的實(shí)際晶體和理想的完整晶體相比較）將含有位錯(cuò)的實(shí)際晶體和理想的完整晶體相比較在實(shí)際晶體中作柏氏回路，在完整晶體中按相同的路線和在實(shí)際晶體中作柏氏回路，在完整晶體中按相同的路線和步法作回路，路線終點(diǎn)指向起點(diǎn)的矢量，即步法作回路，路線終點(diǎn)指向起點(diǎn)的矢量，即“柏氏矢量柏氏矢量”使位錯(cuò)線的正向與右螺旋的正向一致使位錯(cuò)線的正向與右螺旋的正向一致一般是一般是從紙背向紙面或從上自下為位錯(cuò)線正向從紙背向紙面或從上自下

30、為位錯(cuò)線正向2021-6-14蔡格梅蔡格梅 40中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量刃型位錯(cuò)的柏氏矢量刃型位錯(cuò)的柏氏矢量 b與位錯(cuò)線垂直中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量螺型位錯(cuò)的柏氏矢量螺型位錯(cuò)的柏氏矢量2021-6-14蔡格梅蔡格梅 42 b與位錯(cuò)線平行與位錯(cuò)線平行中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量混合位錯(cuò)的柏氏矢量混合位錯(cuò)的柏氏矢量中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中

31、南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量1 1）表征位錯(cuò)線的性質(zhì)表征位錯(cuò)線的性質(zhì)柏氏矢量b的物理意義 2 2）表征了總畸變的積累表征了總畸變的積累3 3）表征了位錯(cuò)強(qiáng)度表征了位錯(cuò)強(qiáng)度據(jù)據(jù)b b與位錯(cuò)線的取向關(guān)系可確定位錯(cuò)線性質(zhì)與位錯(cuò)線的取向關(guān)系可確定位錯(cuò)線性質(zhì) 圍繞一根位錯(cuò)線的柏氏回路任意擴(kuò)大或移動(dòng)，回路中圍繞一根位錯(cuò)線的柏氏回路任意擴(kuò)大或移動(dòng)，回路中包含的點(diǎn)陣畸變量的總累和不變，因而由這種畸變總包含的點(diǎn)陣畸變量的總累和不變，因而由這種畸變總量所確定的柏氏矢量也不改變量所確定的柏氏矢量也不改變同一晶體中同一晶體中b b大的位錯(cuò)有嚴(yán)重點(diǎn)陣畸變，能量高且

32、不穩(wěn)定大的位錯(cuò)有嚴(yán)重點(diǎn)陣畸變，能量高且不穩(wěn)定位錯(cuò)許多性質(zhì)位錯(cuò)許多性質(zhì)如位錯(cuò)的能量、應(yīng)力場(chǎng)、位錯(cuò)受力等，如位錯(cuò)的能量、應(yīng)力場(chǎng)、位錯(cuò)受力等，都與都與b b有關(guān)有關(guān)2021-6-14蔡格梅蔡格梅 44中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量柏氏矢量b的物理意義 螺型位錯(cuò)滑移方向平行于位錯(cuò)線，滑移量也是一個(gè)原子螺型位錯(cuò)滑移方向平行于位錯(cuò)線，滑移量也是一個(gè)原子間距，間距， 和柏氏矢量完全一致和柏氏矢量完全一致 畸變是由滑移面上局部滑移引起的，滑移區(qū)上滑移的大小、畸變是由滑移面上局部滑移引起的，滑移區(qū)上滑移的大小、方向與位錯(cuò)線上原子畸

33、變特征一致方向與位錯(cuò)線上原子畸變特征一致 刃型位錯(cuò)滑移區(qū)的滑移方向正好刃型位錯(cuò)滑移區(qū)的滑移方向正好位錯(cuò)線，滑移量為一位錯(cuò)線，滑移量為一個(gè)原子間距個(gè)原子間距 對(duì)于任意位錯(cuò)，只要知道它的柏氏矢量，就得知晶體滑對(duì)于任意位錯(cuò)，只要知道它的柏氏矢量，就得知晶體滑移的方向和大小，而不必從原子尺度考慮運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，為移的方向和大小，而不必從原子尺度考慮運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，為討論塑性變形提供了方便討論塑性變形提供了方便4）指出了位錯(cuò)滑移后，晶體上、下部分產(chǎn)生相對(duì)位移的方向指出了位錯(cuò)滑移后，晶體上、下部分產(chǎn)生相對(duì)位移的方向和大小，即滑移矢量和大小，即滑移矢量2021-6-14蔡格梅蔡格梅 45中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大

34、學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量柏氏矢量的守恒性柏氏矢量的守恒性 b代表位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變程度以及錯(cuò)排方向代表位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變程度以及錯(cuò)排方向，與選擇的柏氏回路無(wú)關(guān)，與選擇的柏氏回路無(wú)關(guān) 即柏氏回路任意擴(kuò)大、移動(dòng)，只要回路不即柏氏回路任意擴(kuò)大、移動(dòng)，只要回路不與任何位錯(cuò)線相交，那么回路中的總畸變與任何位錯(cuò)線相交，那么回路中的總畸變不會(huì)改變，不會(huì)改變，b也不變也不變 b具有守恒性具有守恒性中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量推推 論論 位錯(cuò)線不能終止于晶體內(nèi)部位錯(cuò)線不能終止于

35、晶體內(nèi)部 一條不分叉的位錯(cuò)線無(wú)論形狀如何，一條不分叉的位錯(cuò)線無(wú)論形狀如何，b處處處處相等相等 匯集于一點(diǎn)的位錯(cuò)線，所有位錯(cuò)匯集于一點(diǎn)的位錯(cuò)線，所有位錯(cuò)b之和等于之和等于零零三位錯(cuò)線相遇于一點(diǎn)三位錯(cuò)線相遇于一點(diǎn)一條位錯(cuò)線只有一個(gè)柏氏矢量一條位錯(cuò)線只有一個(gè)柏氏矢量中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量柏氏矢量表示法柏氏矢量表示法 b=a /n uvw （可以用矢（可以用矢量加法進(jìn)行運(yùn)算）量加法進(jìn)行運(yùn)算） 柏氏矢量方向同晶向指數(shù)柏氏矢量方向同晶向指數(shù)，但是有一定長(zhǎng)度，但是有一定長(zhǎng)度 符號(hào)表示矢量的縮寫(xiě)形式符號(hào)表示矢量的縮寫(xiě)形式，上式等價(jià)于，上式等價(jià)于 求模：求模：|b|=a u2+v2+w21/2 /n 。kwnaj vnai unab中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量位錯(cuò)類(lèi)型，柏氏矢量從柏氏矢量和位錯(cuò)線取向關(guān)系確定位錯(cuò)類(lèi)型從柏氏矢量和位錯(cuò)線取向關(guān)系確定位錯(cuò)類(lèi)型(1) 刃型位錯(cuò)：柏氏矢量與