原子的不規(guī)則排列課件

1.3原子的不規(guī)則排列由于晶體生長(zhǎng)條件、原子熱運(yùn)動(dòng)以及材料加工過(guò)程中的各種因素影響，原子排列往往出現(xiàn)偏離理想結(jié)構(gòu)的情況。通常把晶體中原子偏離其平衡位置而出現(xiàn)不完整性的區(qū)域稱(chēng)為晶體缺陷crystalimperfection。晶體缺陷以一定的形態(tài)存在，按一定的規(guī)律產(chǎn)生、發(fā)展、運(yùn)動(dòng)和交互作用，并對(duì)晶體的性能和物理化學(xué)變化有重要影響。11.3原子的不規(guī)則排列由于晶體生長(zhǎng)條件、原子熱運(yùn)動(dòng)以及材晶體缺陷按幾何特征分為三類(lèi)：(1)點(diǎn)缺陷：在空間三維方向尺寸都很小，相當(dāng)于原子數(shù)量級(jí)。如空位和間隙原子。(2)線缺陷：在某二維方向尺寸很小，另一維方向尺寸很大。如各類(lèi)型位錯(cuò)。(3)面缺陷：在某二維方向尺寸很大，另一維方向尺寸很小。如晶界和相界。晶體中總是有缺陷的，但完整性是主要的。因此晶體有一系列與非晶體不同的特性。2晶體缺陷按幾何特征分為三類(lèi)：21.3.1點(diǎn)缺陷1.3.1.1點(diǎn)缺陷的形成、結(jié)構(gòu)和能量：原子的熱振動(dòng)能量是溫度的函數(shù)。在一定溫度下，熱振動(dòng)平均能量是一定的。但每個(gè)原子在同一瞬間或同一原子在不同瞬間的振動(dòng)能量并不相同，即存在能量起伏。當(dāng)某些原子的能量高于其位壘時(shí)，可以擺脫周?chē)拥募s束而跳離平衡位置，留下一個(gè)空位，溫度越高幾率越大。31.3.1點(diǎn)缺陷3如果離位原子遷移到晶體的外表面或內(nèi)界面處，則空位稱(chēng)為肖脫基(Schottky)空位；如果離位原子遷移到點(diǎn)陣間隙，則這種空位稱(chēng)為弗蘭克爾(Френе?ь)空位。進(jìn)入點(diǎn)陣間隙的原子稱(chēng)為間隙原子；同類(lèi)原子稱(chēng)為自間隙原子；異類(lèi)原子稱(chēng)為異類(lèi)間隙原子。若異類(lèi)原子占據(jù)空位稱(chēng)為置換原子。因與基體原子半徑有別，會(huì)引起晶格畸變distortionoflattice。4如果離位原子遷移到晶體的外表面或內(nèi)界面處，則空位稱(chēng)為肖脫基(55點(diǎn)缺陷使其周?chē)娱g的作用力失去平衡，原子需要重新調(diào)整位置。點(diǎn)陣因此產(chǎn)生彈性畸變，形成應(yīng)力場(chǎng)stressfield。點(diǎn)陣畸變使原子離開(kāi)平衡位置，故晶體內(nèi)能上升。通常把這一部分增加的能量稱(chēng)為點(diǎn)缺陷形成能。常見(jiàn)金屬中，間隙原子形成能比空位形成能大幾倍。6點(diǎn)缺陷使其周?chē)娱g的作用力失去平衡，原子需要重新調(diào)整位置。1.3.1.2空位平衡濃度：絕對(duì)零度的晶體為完整結(jié)構(gòu)的晶體。在絕對(duì)零度以上的任何溫度下，由于熱起伏會(huì)造成一定濃度的肖脫基空位和弗蘭克爾空位?？偪瘴粩?shù)與溫度有關(guān)，其濃度稱(chēng)為該溫度下晶體的平衡濃度，用cv表示。cv=ne/N=exp[-ΔEv/kT+ΔSv/k](1-2)式中ne為平衡空位濃度；N為陣點(diǎn)總數(shù)；ΔEv為空位形成能；ΔSv為振動(dòng)熵；k為玻爾茲曼常數(shù)。71.3.1.2空位平衡濃度：絕對(duì)零度的晶體為完整結(jié)構(gòu)的晶式(1-2)可以簡(jiǎn)化：cv=ne/N=exp[-ΔEv/kT+ΔSv/k]==Aexp[-ΔEv/kT]式中A為振動(dòng)熵所決定的系數(shù)，其值在1~10之間。由此可見(jiàn)：空位平衡濃度與溫度和形成能之間呈指數(shù)關(guān)系。溫度越高，空位平衡濃度越大。8式(1-2)可以簡(jiǎn)化：81.3.1.3空位對(duì)晶體性能的影響：通常空位主要影響晶體的物理性質(zhì)，如比體積、比熱容、電阻率等。若空位過(guò)飽和還會(huì)影響金屬的屈服強(qiáng)度。此外，點(diǎn)缺陷還影響其他物理性質(zhì)，如擴(kuò)散系數(shù)、內(nèi)耗、介電常數(shù)等。91.3.1.3空位對(duì)晶體性能的影響：通?？瘴恢饕绊懢w例題1.3.2:已知Al晶體在550℃的空位濃度c=2×10-6,計(jì)算空位均勻分布時(shí)的平均間距.解:Al晶體為面心立方點(diǎn)陣,設(shè)點(diǎn)陣常數(shù)為a,原子直徑為d,則:a=2d(d從手冊(cè)上查,見(jiàn)附錄B)設(shè)單位體積中的陣點(diǎn)數(shù)為N,因一個(gè)面心晶胞(V=a3)含4個(gè)陣點(diǎn)(原子),則:N=4/V=4/(2d)3=2/d3空位濃度是單位體積內(nèi)的空位數(shù)與陣點(diǎn)數(shù)之比c=n/N.所以單位體積內(nèi)的空位數(shù):n=Nc=2×2×10-6/d3設(shè)空位平均間距為L(zhǎng),則以L為棱邊的立方體中含一個(gè)空位:n/L3=1即:L=(1/n)1/3=d/(2×2×10-6)1/3=20.3nm答:(略)10例題1.3.2:已知Al晶體在550℃的空位濃度c=2×11.3.2線缺陷晶體中的線缺陷指各種位錯(cuò)，即晶體中某處一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象，錯(cuò)排區(qū)為細(xì)長(zhǎng)的管狀畸變區(qū)域，長(zhǎng)度可達(dá)幾百至幾萬(wàn)原子間距，而寬度只有幾個(gè)原子間距。位錯(cuò)分為刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)兩種。位錯(cuò)dislocation是一類(lèi)極為重要的晶體缺陷，對(duì)材料的塑性變形、強(qiáng)度、斷裂等起著決定性作用，對(duì)擴(kuò)散、相變等也影響較大。111.3.2線缺陷111.3.2.1位錯(cuò)的基本類(lèi)型：(1)刃型位錯(cuò)edgedislocation

：如圖所示，原子面ABCD上半部分沿著ABCD面局部滑移了一個(gè)原子間距，結(jié)果在滑移面ABCD的上半部分出現(xiàn)了多余的半排原子面EFGH，它好象是一把刀切入晶體并終止于ABCD面上121.3.2.1位錯(cuò)的基本類(lèi)型：12在半原子面的“刃邊”EF的周?chē)Ц癜l(fā)生畸變。我們稱(chēng)EF為刃型位錯(cuò)線。刃型位錯(cuò)線與滑移方向垂直。其原子排列如圖。13在半原子面的“刃邊”EF的周?chē)?，晶格發(fā)生畸變。我們稱(chēng)EF為刃位錯(cuò)線實(shí)際上是晶體中已滑移區(qū)ABEF與未滑移區(qū)EFCD在滑移面ABCD上的交線，因?yàn)榇颂幍脑酉鄬?duì)位移不可能從一個(gè)原子間距突變?yōu)榱?，所以存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)。過(guò)渡區(qū)中的原子相對(duì)位移從一個(gè)原子間距逐漸減至零。刃型位錯(cuò)周?chē)狞c(diǎn)陣畸變相對(duì)于多余半原子面是左右對(duì)稱(chēng)的?；兂潭入S離位錯(cuò)線的距離增大而減小，嚴(yán)重點(diǎn)陣畸變的范圍約為幾個(gè)原子間距。14位錯(cuò)線實(shí)際上是晶體中已滑移區(qū)ABEF與未滑移區(qū)EFCD在滑移正負(fù)刃型位錯(cuò)：為討論方便，通常將多余半原子面位于上半部的為錯(cuò)線稱(chēng)為正刃型位錯(cuò)，用符號(hào)“”表示；將多余半原子面位于下半部的為錯(cuò)線稱(chēng)為負(fù)刃型位錯(cuò)，用符號(hào)“Τ”表示。位錯(cuò)的“正”“負(fù)”是相對(duì)的。刃型位錯(cuò)線可以是直線、折線或曲線；可以是開(kāi)放線，也可以是封閉線。15正負(fù)刃型位錯(cuò)：為討論方便，通常將多余半原子面位于上半部的為錯(cuò)1616(2)螺型位錯(cuò)screwdislocation：如圖，在切應(yīng)力τ的作用下，簡(jiǎn)立方晶體右端上下兩部分沿滑移面ABCD發(fā)生了一個(gè)原子間距的局部位移，而右半部分未發(fā)生位移，其邊界線bb’就是一條位錯(cuò)線，平行于滑移方向。在bb’和AB兩線之間有一個(gè)約幾個(gè)原子間距寬，上下層原子不吻合的過(guò)渡區(qū)。17(2)螺型位錯(cuò)screwdislocation：如圖，以bb’為軸，依次連接過(guò)渡區(qū)內(nèi)的同一原子面的原子，其走向構(gòu)成右螺旋，故稱(chēng)這種位錯(cuò)為螺型位錯(cuò)。螺位錯(cuò)分“左螺”和“右螺”兩種，兩者因滑移方向相反，所以有本質(zhì)區(qū)別。18以bb’為軸，依次連接過(guò)渡區(qū)內(nèi)的同一原子面的原子，其走向構(gòu)成(3)混合型位錯(cuò)：刃型位錯(cuò)線與滑移方向垂直，螺型位錯(cuò)線與滑移方向平行。當(dāng)位錯(cuò)線與滑移方向既不平行也不垂直，而是成任意角度時(shí)，這種位錯(cuò)稱(chēng)為混合型位錯(cuò)?；旌闲臀诲e(cuò)是一條曲線，可以分解為刃型分量和螺型分量，它們分別具有刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的特征。19(3)混合型位錯(cuò)：刃型位錯(cuò)線與滑移方向垂直，螺型位錯(cuò)線與2020根據(jù)對(duì)刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)的討論可知：位錯(cuò)是晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線；可以具有任意形狀。封閉位錯(cuò)稱(chēng)為位錯(cuò)環(huán)。位錯(cuò)與滑移方向垂直的叫刃位錯(cuò)；位錯(cuò)與滑移方向平行的叫螺位錯(cuò)；其他形式都是混合位錯(cuò)。21根據(jù)對(duì)刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)的討論可知：2122221.3.2.2柏氏矢量burgersvector：用來(lái)表示位錯(cuò)性質(zhì)的矢量，以b為符號(hào)。(1)b的確定：1人為確定位錯(cuò)線方向；2從遠(yuǎn)離位錯(cuò)線的任一原子開(kāi)始，以右螺旋方向?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)逐點(diǎn)連接為一閉合回路MNOPQ(M)(稱(chēng)柏氏回路)；3在完整晶體中同樣作一對(duì)比回路MNOPQ，此時(shí)Q與M不重合，矢量QM即為該位錯(cuò)的柏氏矢量b。231.3.2.2柏氏矢量burgersvector：用來(lái)表24242525(2)柏氏矢量的表示方法：方向用晶向指數(shù)表示，模用該晶向上的原子間距表示.若模等于該晶向上的原子間距則叫全位錯(cuò)或單位位錯(cuò)；小于該晶向上的原子間距則叫不全位錯(cuò)。立方晶系中的柏氏矢量記為：b=[uvw]a/n其模為：|b|=au2+v2+w2/n26(2)柏氏矢量的表示方法：方向用晶向指數(shù)表示，模用該晶向上*面心立方中的常見(jiàn)全位錯(cuò)的柏氏矢量為b=a[110]/2，其模為：|b|=a√12+12+02/2=√2a/2。面心立方中常見(jiàn)的不全位錯(cuò)的柏氏矢量為b=a[112]/6，其模為：|b|=a√12+12+22=√6a/6。(全位錯(cuò)為b=a[112]/2,|b|=√6a/2)27*面心立方中的常見(jiàn)全位錯(cuò)的柏氏矢量為b=a[110]/2，其柏氏矢量可以進(jìn)行矢量運(yùn)算，若b1=a[111]/3，b2=a[112]/6，則：b=b1+b2=a[222]/6+a[112]/6=a[110]/228柏氏矢量可以進(jìn)行矢量28(3)柏氏矢量的特性：晶體不完全滑移形成位錯(cuò)。而b實(shí)際上是晶格結(jié)點(diǎn)錯(cuò)位的一種量度，結(jié)點(diǎn)錯(cuò)位為彈性形變，b越大則彈性性能越高?？苫莆诲e(cuò)的b總是平行于滑移方向(滑移面上),因此b也稱(chēng)為滑移矢量。根據(jù)b與位錯(cuò)線的關(guān)系可以確定位錯(cuò)的類(lèi)型。當(dāng)b垂直于位錯(cuò)線時(shí)是刃位錯(cuò)；當(dāng)b平行于位錯(cuò)線時(shí)是螺位錯(cuò)；當(dāng)b與位錯(cuò)線成任意角度時(shí)是混合位錯(cuò)。29(3)柏氏矢量的特性：晶體不完全滑移形成位錯(cuò)。而b實(shí)際上是3030柏氏矢量的守恒性：1一條位錯(cuò)線具有唯一的一個(gè)柏氏矢量，不論此位錯(cuò)線各處的形狀和位錯(cuò)類(lèi)型如何。2若有一個(gè)柏氏矢量為b的位錯(cuò)在其一端分支為n個(gè)位錯(cuò)：b1,b2,b3,…bn，則各分支位錯(cuò)的柏氏矢量和恒等于原位錯(cuò)的柏氏矢量b：b=∑bi31柏氏矢量的守恒性：311.3.2.3位錯(cuò)密度：?jiǎn)挝惑w積晶體中的位錯(cuò)線總長(zhǎng)度：ρ=L/V(1-3)或穿過(guò)晶體單位截面面積的位錯(cuò)線數(shù)：ρ=n/A(1-4)位錯(cuò)密度的單位為1/m2。充分退火的金屬中位錯(cuò)密度為1010~1012m-2，而劇烈變形的金屬中位錯(cuò)密度可高達(dá)1015~1016m-2。321.3.2.3位錯(cuò)密度：?jiǎn)挝惑w積晶體中的位錯(cuò)線總長(zhǎng)度：32當(dāng)晶體中位錯(cuò)密度較小時(shí)，晶體強(qiáng)度隨位錯(cuò)密度的增加而減?。划?dāng)晶體中位錯(cuò)密度較大時(shí)，晶體強(qiáng)度隨位錯(cuò)密度的增加而增大；提高工程材料強(qiáng)度的兩種途徑：1對(duì)結(jié)晶性較好的材料，應(yīng)盡量減小位錯(cuò)密度。如使用單晶體。2對(duì)結(jié)晶性較差的材料，應(yīng)盡量提高位錯(cuò)密度。如使用非晶態(tài)材料。33當(dāng)晶體中位錯(cuò)密度較小時(shí)，晶體強(qiáng)度隨位錯(cuò)密度的增加而減?。?31.3.2.4作用在位錯(cuò)上的力及位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)(1)作用在位錯(cuò)上的力：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)必然是受力的作用。由于平行于位錯(cuò)線的力不會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)，我們只需考慮垂直于位錯(cuò)線的力的作用。設(shè)滑移面上有一柏氏矢量為b、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的刃位錯(cuò)，在外加切應(yīng)力τ的作用下，沿滑移面移動(dòng)了ds距離。則滑移面積為L(zhǎng)ds，作用在該面積上的力為τLds，滑移耗功：W1=(τLds)b341.3.2.4作用在位錯(cuò)上的力及位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)34注意：1作用于滑移區(qū)域的力F’與切應(yīng)力τ的區(qū)別：F’=τS=τLds。2位錯(cuò)線移動(dòng)距離ds與區(qū)域滑移量b的區(qū)別。3作用于滑移區(qū)域的力F’與作用于位錯(cuò)線上的力F的區(qū)別。35注意：35再設(shè)作用于位錯(cuò)線上的力為F，使位錯(cuò)線移動(dòng)ds所作的功為W2=Fds，顯然W1=W2：Fds=τLdsb，即：F=τbL。作用在單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線上的力則為：F=τb(1-5)此式表明：F與τ和b成正比。由于同一位錯(cuò)線上各點(diǎn)的b相同，只要切應(yīng)力τ均勻作用在晶體上，則位錯(cuò)線各點(diǎn)的F相同。36再設(shè)作用于位錯(cuò)線上的力為F，使位錯(cuò)線移動(dòng)ds所作的功為W2=F的方向永遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)線，并指向滑移面的未滑移區(qū)。F是一種假想力，它使位錯(cuò)這種特殊組態(tài)發(fā)生移動(dòng)。在位錯(cuò)周?chē)脑訉?shí)際所受之力為τ。任意形狀的位錯(cuò)線，其單位長(zhǎng)度上所受之力也為τb，方向?yàn)槲诲e(cuò)線上各點(diǎn)的法線方向。37F的方向永遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)線，并指向滑移面的未滑移區(qū)。373838(2)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：分滑移和攀移兩種?；浦肝诲e(cuò)線平行于滑移面的移動(dòng)，任何類(lèi)型的位錯(cuò)均可滑移。攀移指位錯(cuò)垂直于滑移面運(yùn)動(dòng)，只有刃位錯(cuò)才發(fā)生攀移。39(2)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：分滑移和攀移兩種。391)位錯(cuò)的滑移：當(dāng)位錯(cuò)沿滑移面滑過(guò)整個(gè)晶體時(shí)，會(huì)在晶體表面產(chǎn)生一個(gè)寬度為b的滑移臺(tái)階。刃位錯(cuò)的滑移面為位錯(cuò)線與柏氏矢量所確定的平面。401)位錯(cuò)的滑移：當(dāng)位錯(cuò)沿滑移面滑過(guò)整個(gè)晶體時(shí)，會(huì)在晶體表面螺位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與位錯(cuò)線垂直，也與柏氏矢量垂直。由于螺位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此其位錯(cuò)的滑移面不是單一的。41螺位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與位錯(cuò)線垂直，也與柏氏矢量垂直。由于螺位錯(cuò)*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此螺型位錯(cuò)線的滑移面不是單一的：兩個(gè)不平行的矢量a,b可確定一個(gè)平面S:S=a×b,而兩個(gè)平行矢量不能確定一個(gè)平面。刃位錯(cuò)的位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直，由兩者確定的平面即為刃位錯(cuò)滑移面；螺位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，不能確定滑移面的方位。42*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此螺型位錯(cuò)線的滑移面不是單*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此其滑移面不是單一的。同樣的螺型位錯(cuò)線和柏氏矢量，但滑移面方位可以完全不同。43*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此其滑移面不是單一的。同樣位錯(cuò)環(huán)在切應(yīng)力τ作用下在滑移面上擴(kuò)展。一個(gè)位錯(cuò)環(huán)掃過(guò)整個(gè)晶體時(shí)，在表面產(chǎn)生一個(gè)滑移臺(tái)階；混合型位錯(cuò)的移動(dòng)方向與位錯(cuò)線垂直，但與柏氏矢量可成任意角度。(注意區(qū)別位錯(cuò)線的移動(dòng)與晶體的滑移)44位錯(cuò)環(huán)在切應(yīng)力τ作用下在滑移面上擴(kuò)展。一個(gè)位錯(cuò)環(huán)掃過(guò)整個(gè)2）位錯(cuò)的攀移：刃位錯(cuò)在滿(mǎn)足某些條件時(shí)會(huì)發(fā)生垂直于滑移面的運(yùn)動(dòng)，即攀移。通常把半原子面向上運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為正攀移，向下運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為負(fù)攀移。刃位錯(cuò)正攀移時(shí)需要失去半原子面下端的原子或增加上端的原子，因此必然伴隨物質(zhì)的遷移或擴(kuò)散。高溫、壓力和過(guò)飽和空位均有利于攀移的進(jìn)行。452）位錯(cuò)的攀移：刃位錯(cuò)在滿(mǎn)足某些條件時(shí)會(huì)發(fā)生垂直于滑移面的運(yùn)46461.2.3.5位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變能(1)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：位錯(cuò)周?chē)右蚱x平衡位置而處于彈性應(yīng)變狀態(tài)，引起能量升高并產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。所有原子的應(yīng)力合成應(yīng)力場(chǎng)。位錯(cuò)類(lèi)型不同，應(yīng)力場(chǎng)也各不相同。471.2.3.5位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變能471）螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：如圖，設(shè)想一個(gè)厚壁圓筒沿徑向劈開(kāi)一半厚，在Z方向錯(cuò)開(kāi)b距離后粘貼起來(lái)，我們便得到一個(gè)螺位錯(cuò)模型，Z軸為位錯(cuò)線，圓筒部分的應(yīng)力分布即螺位錯(cuò)周?chē)膽?yīng)力分布。481）螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：如圖，設(shè)想一個(gè)厚壁圓筒沿徑向劈開(kāi)一半厚，圓柱體的切應(yīng)變:εθz=b/2πr(1-6)相應(yīng)的切應(yīng)力：τzθ=τθz=Gb/2πr(1-7)式中：εθz為因θ變化而引起的Z的增量；τzθ為因Z變化而引起的θ方向的應(yīng)力；τθz為因θ變化引起的Z方向的應(yīng)力；G為切變模量；b為柏氏矢量的模。49圓柱體的切應(yīng)變:49若采用直角坐標(biāo)系，則應(yīng)力分量為：τyz=τzy=Gbx/2π(x2+y2)τzx=τxz=-Gby/2π(x2+y2)(1-8)σxx=σyy=σzz=τxy=τyx=0可以看出螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)有兩個(gè)特點(diǎn)：1沒(méi)有正應(yīng)力分量：σxx=σyy=σzz=02切應(yīng)力對(duì)稱(chēng)分布：τzθ=τθz=Gb/2πr，即在同一半徑r上，切應(yīng)力相等且與θ角無(wú)關(guān)。50若采用直角坐標(biāo)系，則應(yīng)力分量為：502)刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：將一個(gè)長(zhǎng)的厚壁圓筒沿徑向切開(kāi)一半，切面沿徑向相對(duì)滑移一個(gè)原子間距b后再粘合起來(lái)，就得到一個(gè)刃位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)模型。其中z軸為位錯(cuò)線。512)刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：將一個(gè)長(zhǎng)的厚壁圓筒沿徑向切開(kāi)一半，切面刃位錯(cuò)在直角坐標(biāo)系中的應(yīng)力分量為：σxx=-Ay(3x2+y2)/(x2+y2)2σyy=Ay(x2-y2)/(x2+y2)2σzz=ν(σxx+σyy)(1-9)τxy=τyx=Ax(x2-y2)/(x2+y2)2τxz=τzx=τyz=τzy=0式中：A=Gb/2π(1-ν)；ν為泊松比；為柏氏矢量的模。52刃位錯(cuò)在直角坐標(biāo)系中的應(yīng)力分量為：52可以看出刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的三個(gè)特點(diǎn)：1正應(yīng)力分量σ與切應(yīng)力分量τ同時(shí)存在。2應(yīng)力場(chǎng)中任意位置，都有|σxx|>|σyy|（滑移方向正應(yīng)力大于其垂直方向正應(yīng)力。3當(dāng)y>0(半原子面所在部分)時(shí)，σxx<0，為壓應(yīng)力；當(dāng)y<0時(shí)，σxx>0,為張應(yīng)力；當(dāng)y=0(滑移面上)，σxx=σyy=0，即滑移面上沒(méi)有正應(yīng)力，只有切應(yīng)力。53可以看出刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)的三個(gè)特點(diǎn)：535454(2)位錯(cuò)的應(yīng)變能：位錯(cuò)引起點(diǎn)陣畸變，導(dǎo)致能量增高，其增量稱(chēng)為應(yīng)變能。包括位錯(cuò)中心的畸變能增量和位錯(cuò)周?chē)膹椥阅茉隽?，畸變?cè)隽糠诸~很小，可忽略，因此通常所說(shuō)的位錯(cuò)應(yīng)變能就是指位錯(cuò)的彈性能。在圓柱坐標(biāo)系中，單位體積應(yīng)變能為：W/V=[σrrεrr+σθθεθθ+σzzεzz+σrθεrθ+σθzεzθ+σzrεzr]/2(1-10)55(2)位錯(cuò)的應(yīng)變能：位錯(cuò)引起點(diǎn)陣畸變，導(dǎo)致能量增高，其增量單位長(zhǎng)度螺位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能:Ws=Gb2ln(R/r0)/4π(1-12)單位長(zhǎng)度刃位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能：We=Gb2ln(R/r0)/4π(1-ν)(1-13)單位長(zhǎng)度混合型位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能：Wm=Ws+We=Gb2ln(R/r0)/4πk(1-14)式中k=(1-ν)/(1-νcos2φ)，φ為柏氏矢量b與位錯(cuò)線的夾角，k為0.5~1；r0≈b,稱(chēng)為中心區(qū)半徑；R約10-6m，稱(chēng)為應(yīng)力場(chǎng)最大作用半徑。56單位長(zhǎng)度螺位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能:56結(jié)論：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度位錯(cuò)的應(yīng)變能量與其柏氏矢量的模的平方成正比：W=αGb2。α是與位錯(cuò)類(lèi)型有關(guān)系數(shù)，其值在0.5~1之間。b越小，應(yīng)變能越低，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。57結(jié)論：571.3原子的不規(guī)則排列由于晶體生長(zhǎng)條件、原子熱運(yùn)動(dòng)以及材料加工過(guò)程中的各種因素影響，原子排列往往出現(xiàn)偏離理想結(jié)構(gòu)的情況。通常把晶體中原子偏離其平衡位置而出現(xiàn)不完整性的區(qū)域稱(chēng)為晶體缺陷crystalimperfection。晶體缺陷以一定的形態(tài)存在，按一定的規(guī)律產(chǎn)生、發(fā)展、運(yùn)動(dòng)和交互作用，并對(duì)晶體的性能和物理化學(xué)變化有重要影響。581.3原子的不規(guī)則排列由于晶體生長(zhǎng)條件、原子熱運(yùn)動(dòng)以及材晶體缺陷按幾何特征分為三類(lèi)：(1)點(diǎn)缺陷：在空間三維方向尺寸都很小，相當(dāng)于原子數(shù)量級(jí)。如空位和間隙原子。(2)線缺陷：在某二維方向尺寸很小，另一維方向尺寸很大。如各類(lèi)型位錯(cuò)。(3)面缺陷：在某二維方向尺寸很大，另一維方向尺寸很小。如晶界和相界。晶體中總是有缺陷的，但完整性是主要的。因此晶體有一系列與非晶體不同的特性。59晶體缺陷按幾何特征分為三類(lèi)：21.3.1點(diǎn)缺陷1.3.1.1點(diǎn)缺陷的形成、結(jié)構(gòu)和能量：原子的熱振動(dòng)能量是溫度的函數(shù)。在一定溫度下，熱振動(dòng)平均能量是一定的。但每個(gè)原子在同一瞬間或同一原子在不同瞬間的振動(dòng)能量并不相同，即存在能量起伏。當(dāng)某些原子的能量高于其位壘時(shí)，可以擺脫周?chē)拥募s束而跳離平衡位置，留下一個(gè)空位，溫度越高幾率越大。601.3.1點(diǎn)缺陷3如果離位原子遷移到晶體的外表面或內(nèi)界面處，則空位稱(chēng)為肖脫基(Schottky)空位；如果離位原子遷移到點(diǎn)陣間隙，則這種空位稱(chēng)為弗蘭克爾(Френе?ь)空位。進(jìn)入點(diǎn)陣間隙的原子稱(chēng)為間隙原子；同類(lèi)原子稱(chēng)為自間隙原子；異類(lèi)原子稱(chēng)為異類(lèi)間隙原子。若異類(lèi)原子占據(jù)空位稱(chēng)為置換原子。因與基體原子半徑有別，會(huì)引起晶格畸變distortionoflattice。61如果離位原子遷移到晶體的外表面或內(nèi)界面處，則空位稱(chēng)為肖脫基(625點(diǎn)缺陷使其周?chē)娱g的作用力失去平衡，原子需要重新調(diào)整位置。點(diǎn)陣因此產(chǎn)生彈性畸變，形成應(yīng)力場(chǎng)stressfield。點(diǎn)陣畸變使原子離開(kāi)平衡位置，故晶體內(nèi)能上升。通常把這一部分增加的能量稱(chēng)為點(diǎn)缺陷形成能。常見(jiàn)金屬中，間隙原子形成能比空位形成能大幾倍。63點(diǎn)缺陷使其周?chē)娱g的作用力失去平衡，原子需要重新調(diào)整位置。1.3.1.2空位平衡濃度：絕對(duì)零度的晶體為完整結(jié)構(gòu)的晶體。在絕對(duì)零度以上的任何溫度下，由于熱起伏會(huì)造成一定濃度的肖脫基空位和弗蘭克爾空位?？偪瘴粩?shù)與溫度有關(guān)，其濃度稱(chēng)為該溫度下晶體的平衡濃度，用cv表示。cv=ne/N=exp[-ΔEv/kT+ΔSv/k](1-2)式中ne為平衡空位濃度；N為陣點(diǎn)總數(shù)；ΔEv為空位形成能；ΔSv為振動(dòng)熵；k為玻爾茲曼常數(shù)。641.3.1.2空位平衡濃度：絕對(duì)零度的晶體為完整結(jié)構(gòu)的晶式(1-2)可以簡(jiǎn)化：cv=ne/N=exp[-ΔEv/kT+ΔSv/k]==Aexp[-ΔEv/kT]式中A為振動(dòng)熵所決定的系數(shù)，其值在1~10之間。由此可見(jiàn)：空位平衡濃度與溫度和形成能之間呈指數(shù)關(guān)系。溫度越高，空位平衡濃度越大。65式(1-2)可以簡(jiǎn)化：81.3.1.3空位對(duì)晶體性能的影響：通?？瘴恢饕绊懢w的物理性質(zhì)，如比體積、比熱容、電阻率等。若空位過(guò)飽和還會(huì)影響金屬的屈服強(qiáng)度。此外，點(diǎn)缺陷還影響其他物理性質(zhì)，如擴(kuò)散系數(shù)、內(nèi)耗、介電常數(shù)等。661.3.1.3空位對(duì)晶體性能的影響：通?？瘴恢饕绊懢w例題1.3.2:已知Al晶體在550℃的空位濃度c=2×10-6,計(jì)算空位均勻分布時(shí)的平均間距.解:Al晶體為面心立方點(diǎn)陣,設(shè)點(diǎn)陣常數(shù)為a,原子直徑為d,則:a=2d(d從手冊(cè)上查,見(jiàn)附錄B)設(shè)單位體積中的陣點(diǎn)數(shù)為N,因一個(gè)面心晶胞(V=a3)含4個(gè)陣點(diǎn)(原子),則:N=4/V=4/(2d)3=2/d3空位濃度是單位體積內(nèi)的空位數(shù)與陣點(diǎn)數(shù)之比c=n/N.所以單位體積內(nèi)的空位數(shù):n=Nc=2×2×10-6/d3設(shè)空位平均間距為L(zhǎng),則以L為棱邊的立方體中含一個(gè)空位:n/L3=1即:L=(1/n)1/3=d/(2×2×10-6)1/3=20.3nm答:(略)67例題1.3.2:已知Al晶體在550℃的空位濃度c=2×11.3.2線缺陷晶體中的線缺陷指各種位錯(cuò)，即晶體中某處一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象，錯(cuò)排區(qū)為細(xì)長(zhǎng)的管狀畸變區(qū)域，長(zhǎng)度可達(dá)幾百至幾萬(wàn)原子間距，而寬度只有幾個(gè)原子間距。位錯(cuò)分為刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)兩種。位錯(cuò)dislocation是一類(lèi)極為重要的晶體缺陷，對(duì)材料的塑性變形、強(qiáng)度、斷裂等起著決定性作用，對(duì)擴(kuò)散、相變等也影響較大。681.3.2線缺陷111.3.2.1位錯(cuò)的基本類(lèi)型：(1)刃型位錯(cuò)edgedislocation

：如圖所示，原子面ABCD上半部分沿著ABCD面局部滑移了一個(gè)原子間距，結(jié)果在滑移面ABCD的上半部分出現(xiàn)了多余的半排原子面EFGH，它好象是一把刀切入晶體并終止于ABCD面上691.3.2.1位錯(cuò)的基本類(lèi)型：12在半原子面的“刃邊”EF的周?chē)?，晶格發(fā)生畸變。我們稱(chēng)EF為刃型位錯(cuò)線。刃型位錯(cuò)線與滑移方向垂直。其原子排列如圖。70在半原子面的“刃邊”EF的周?chē)?，晶格發(fā)生畸變。我們稱(chēng)EF為刃位錯(cuò)線實(shí)際上是晶體中已滑移區(qū)ABEF與未滑移區(qū)EFCD在滑移面ABCD上的交線，因?yàn)榇颂幍脑酉鄬?duì)位移不可能從一個(gè)原子間距突變?yōu)榱?，所以存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)。過(guò)渡區(qū)中的原子相對(duì)位移從一個(gè)原子間距逐漸減至零。刃型位錯(cuò)周?chē)狞c(diǎn)陣畸變相對(duì)于多余半原子面是左右對(duì)稱(chēng)的。畸變程度隨離位錯(cuò)線的距離增大而減小，嚴(yán)重點(diǎn)陣畸變的范圍約為幾個(gè)原子間距。71位錯(cuò)線實(shí)際上是晶體中已滑移區(qū)ABEF與未滑移區(qū)EFCD在滑移正負(fù)刃型位錯(cuò)：為討論方便，通常將多余半原子面位于上半部的為錯(cuò)線稱(chēng)為正刃型位錯(cuò)，用符號(hào)“”表示；將多余半原子面位于下半部的為錯(cuò)線稱(chēng)為負(fù)刃型位錯(cuò)，用符號(hào)“Τ”表示。位錯(cuò)的“正”“負(fù)”是相對(duì)的。刃型位錯(cuò)線可以是直線、折線或曲線；可以是開(kāi)放線，也可以是封閉線。72正負(fù)刃型位錯(cuò)：為討論方便，通常將多余半原子面位于上半部的為錯(cuò)7316(2)螺型位錯(cuò)screwdislocation：如圖，在切應(yīng)力τ的作用下，簡(jiǎn)立方晶體右端上下兩部分沿滑移面ABCD發(fā)生了一個(gè)原子間距的局部位移，而右半部分未發(fā)生位移，其邊界線bb’就是一條位錯(cuò)線，平行于滑移方向。在bb’和AB兩線之間有一個(gè)約幾個(gè)原子間距寬，上下層原子不吻合的過(guò)渡區(qū)。74(2)螺型位錯(cuò)screwdislocation：如圖，以bb’為軸，依次連接過(guò)渡區(qū)內(nèi)的同一原子面的原子，其走向構(gòu)成右螺旋，故稱(chēng)這種位錯(cuò)為螺型位錯(cuò)。螺位錯(cuò)分“左螺”和“右螺”兩種，兩者因滑移方向相反，所以有本質(zhì)區(qū)別。75以bb’為軸，依次連接過(guò)渡區(qū)內(nèi)的同一原子面的原子，其走向構(gòu)成(3)混合型位錯(cuò)：刃型位錯(cuò)線與滑移方向垂直，螺型位錯(cuò)線與滑移方向平行。當(dāng)位錯(cuò)線與滑移方向既不平行也不垂直，而是成任意角度時(shí)，這種位錯(cuò)稱(chēng)為混合型位錯(cuò)?；旌闲臀诲e(cuò)是一條曲線，可以分解為刃型分量和螺型分量，它們分別具有刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的特征。76(3)混合型位錯(cuò)：刃型位錯(cuò)線與滑移方向垂直，螺型位錯(cuò)線與7720根據(jù)對(duì)刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)的討論可知：位錯(cuò)是晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線；可以具有任意形狀。封閉位錯(cuò)稱(chēng)為位錯(cuò)環(huán)。位錯(cuò)與滑移方向垂直的叫刃位錯(cuò)；位錯(cuò)與滑移方向平行的叫螺位錯(cuò)；其他形式都是混合位錯(cuò)。78根據(jù)對(duì)刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)的討論可知：2179221.3.2.2柏氏矢量burgersvector：用來(lái)表示位錯(cuò)性質(zhì)的矢量，以b為符號(hào)。(1)b的確定：1人為確定位錯(cuò)線方向；2從遠(yuǎn)離位錯(cuò)線的任一原子開(kāi)始，以右螺旋方向?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)逐點(diǎn)連接為一閉合回路MNOPQ(M)(稱(chēng)柏氏回路)；3在完整晶體中同樣作一對(duì)比回路MNOPQ，此時(shí)Q與M不重合，矢量QM即為該位錯(cuò)的柏氏矢量b。801.3.2.2柏氏矢量burgersvector：用來(lái)表81248225(2)柏氏矢量的表示方法：方向用晶向指數(shù)表示，模用該晶向上的原子間距表示.若模等于該晶向上的原子間距則叫全位錯(cuò)或單位位錯(cuò)；小于該晶向上的原子間距則叫不全位錯(cuò)。立方晶系中的柏氏矢量記為：b=[uvw]a/n其模為：|b|=au2+v2+w2/n83(2)柏氏矢量的表示方法：方向用晶向指數(shù)表示，模用該晶向上*面心立方中的常見(jiàn)全位錯(cuò)的柏氏矢量為b=a[110]/2，其模為：|b|=a√12+12+02/2=√2a/2。面心立方中常見(jiàn)的不全位錯(cuò)的柏氏矢量為b=a[112]/6，其模為：|b|=a√12+12+22=√6a/6。(全位錯(cuò)為b=a[112]/2,|b|=√6a/2)84*面心立方中的常見(jiàn)全位錯(cuò)的柏氏矢量為b=a[110]/2，其柏氏矢量可以進(jìn)行矢量運(yùn)算，若b1=a[111]/3，b2=a[112]/6，則：b=b1+b2=a[222]/6+a[112]/6=a[110]/285柏氏矢量可以進(jìn)行矢量28(3)柏氏矢量的特性：晶體不完全滑移形成位錯(cuò)。而b實(shí)際上是晶格結(jié)點(diǎn)錯(cuò)位的一種量度，結(jié)點(diǎn)錯(cuò)位為彈性形變，b越大則彈性性能越高?？苫莆诲e(cuò)的b總是平行于滑移方向(滑移面上),因此b也稱(chēng)為滑移矢量。根據(jù)b與位錯(cuò)線的關(guān)系可以確定位錯(cuò)的類(lèi)型。當(dāng)b垂直于位錯(cuò)線時(shí)是刃位錯(cuò)；當(dāng)b平行于位錯(cuò)線時(shí)是螺位錯(cuò)；當(dāng)b與位錯(cuò)線成任意角度時(shí)是混合位錯(cuò)。86(3)柏氏矢量的特性：晶體不完全滑移形成位錯(cuò)。而b實(shí)際上是8730柏氏矢量的守恒性：1一條位錯(cuò)線具有唯一的一個(gè)柏氏矢量，不論此位錯(cuò)線各處的形狀和位錯(cuò)類(lèi)型如何。2若有一個(gè)柏氏矢量為b的位錯(cuò)在其一端分支為n個(gè)位錯(cuò)：b1,b2,b3,…bn，則各分支位錯(cuò)的柏氏矢量和恒等于原位錯(cuò)的柏氏矢量b：b=∑bi88柏氏矢量的守恒性：311.3.2.3位錯(cuò)密度：?jiǎn)挝惑w積晶體中的位錯(cuò)線總長(zhǎng)度：ρ=L/V(1-3)或穿過(guò)晶體單位截面面積的位錯(cuò)線數(shù)：ρ=n/A(1-4)位錯(cuò)密度的單位為1/m2。充分退火的金屬中位錯(cuò)密度為1010~1012m-2，而劇烈變形的金屬中位錯(cuò)密度可高達(dá)1015~1016m-2。891.3.2.3位錯(cuò)密度：?jiǎn)挝惑w積晶體中的位錯(cuò)線總長(zhǎng)度：32當(dāng)晶體中位錯(cuò)密度較小時(shí)，晶體強(qiáng)度隨位錯(cuò)密度的增加而減小；當(dāng)晶體中位錯(cuò)密度較大時(shí)，晶體強(qiáng)度隨位錯(cuò)密度的增加而增大；提高工程材料強(qiáng)度的兩種途徑：1對(duì)結(jié)晶性較好的材料，應(yīng)盡量減小位錯(cuò)密度。如使用單晶體。2對(duì)結(jié)晶性較差的材料，應(yīng)盡量提高位錯(cuò)密度。如使用非晶態(tài)材料。90當(dāng)晶體中位錯(cuò)密度較小時(shí)，晶體強(qiáng)度隨位錯(cuò)密度的增加而減小；331.3.2.4作用在位錯(cuò)上的力及位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)(1)作用在位錯(cuò)上的力：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)必然是受力的作用。由于平行于位錯(cuò)線的力不會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)，我們只需考慮垂直于位錯(cuò)線的力的作用。設(shè)滑移面上有一柏氏矢量為b、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的刃位錯(cuò)，在外加切應(yīng)力τ的作用下，沿滑移面移動(dòng)了ds距離。則滑移面積為L(zhǎng)ds，作用在該面積上的力為τLds，滑移耗功：W1=(τLds)b911.3.2.4作用在位錯(cuò)上的力及位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)34注意：1作用于滑移區(qū)域的力F’與切應(yīng)力τ的區(qū)別：F’=τS=τLds。2位錯(cuò)線移動(dòng)距離ds與區(qū)域滑移量b的區(qū)別。3作用于滑移區(qū)域的力F’與作用于位錯(cuò)線上的力F的區(qū)別。92注意：35再設(shè)作用于位錯(cuò)線上的力為F，使位錯(cuò)線移動(dòng)ds所作的功為W2=Fds，顯然W1=W2：Fds=τLdsb，即：F=τbL。作用在單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線上的力則為：F=τb(1-5)此式表明：F與τ和b成正比。由于同一位錯(cuò)線上各點(diǎn)的b相同，只要切應(yīng)力τ均勻作用在晶體上，則位錯(cuò)線各點(diǎn)的F相同。93再設(shè)作用于位錯(cuò)線上的力為F，使位錯(cuò)線移動(dòng)ds所作的功為W2=F的方向永遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)線，并指向滑移面的未滑移區(qū)。F是一種假想力，它使位錯(cuò)這種特殊組態(tài)發(fā)生移動(dòng)。在位錯(cuò)周?chē)脑訉?shí)際所受之力為τ。任意形狀的位錯(cuò)線，其單位長(zhǎng)度上所受之力也為τb，方向?yàn)槲诲e(cuò)線上各點(diǎn)的法線方向。94F的方向永遠(yuǎn)垂直于位錯(cuò)線，并指向滑移面的未滑移區(qū)。379538(2)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：分滑移和攀移兩種?；浦肝诲e(cuò)線平行于滑移面的移動(dòng)，任何類(lèi)型的位錯(cuò)均可滑移。攀移指位錯(cuò)垂直于滑移面運(yùn)動(dòng)，只有刃位錯(cuò)才發(fā)生攀移。96(2)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：分滑移和攀移兩種。391)位錯(cuò)的滑移：當(dāng)位錯(cuò)沿滑移面滑過(guò)整個(gè)晶體時(shí)，會(huì)在晶體表面產(chǎn)生一個(gè)寬度為b的滑移臺(tái)階。刃位錯(cuò)的滑移面為位錯(cuò)線與柏氏矢量所確定的平面。971)位錯(cuò)的滑移：當(dāng)位錯(cuò)沿滑移面滑過(guò)整個(gè)晶體時(shí)，會(huì)在晶體表面螺位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與位錯(cuò)線垂直，也與柏氏矢量垂直。由于螺位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此其位錯(cuò)的滑移面不是單一的。98螺位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與位錯(cuò)線垂直，也與柏氏矢量垂直。由于螺位錯(cuò)*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此螺型位錯(cuò)線的滑移面不是單一的：兩個(gè)不平行的矢量a,b可確定一個(gè)平面S:S=a×b,而兩個(gè)平行矢量不能確定一個(gè)平面。刃位錯(cuò)的位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直，由兩者確定的平面即為刃位錯(cuò)滑移面；螺位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，不能確定滑移面的方位。99*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此螺型位錯(cuò)線的滑移面不是單*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此其滑移面不是單一的。同樣的螺型位錯(cuò)線和柏氏矢量，但滑移面方位可以完全不同。100*由于螺型位錯(cuò)線與柏氏矢量平行，因此其滑移面不是單一的。同樣位錯(cuò)環(huán)在切應(yīng)力τ作用下在滑移面上擴(kuò)展。一個(gè)位錯(cuò)環(huán)掃過(guò)整個(gè)晶體時(shí)，在表面產(chǎn)生一個(gè)滑移臺(tái)階；混合型位錯(cuò)的移動(dòng)方向與位錯(cuò)線垂直，但與柏氏矢量可成任意角度。(注意區(qū)別位錯(cuò)線的移動(dòng)與晶體的滑移)101位錯(cuò)環(huán)在切應(yīng)力τ作用下在滑移面上擴(kuò)展。一個(gè)位錯(cuò)環(huán)掃過(guò)整個(gè)2）位錯(cuò)的攀移：刃位錯(cuò)在滿(mǎn)足某些條件時(shí)會(huì)發(fā)生垂直于滑移面的運(yùn)動(dòng)，即攀移。通常把半原子面向上運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為正攀移，向下運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為負(fù)攀移。刃位錯(cuò)正攀移時(shí)需要失去半原子面下端的原子或增加上端的原子，因此必然伴隨物質(zhì)的遷移或擴(kuò)散。高溫、壓力和過(guò)飽和空位均有利于攀移的進(jìn)行。1022）位錯(cuò)的攀移：刃位錯(cuò)在滿(mǎn)足某些條件時(shí)會(huì)發(fā)生垂直于滑移面的運(yùn)103461.2.3.5位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變能(1)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：位錯(cuò)周?chē)右蚱x平衡位置而處于彈性應(yīng)變狀態(tài)，引起能量升高并產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。所有原子的應(yīng)力合成應(yīng)力場(chǎng)。位錯(cuò)類(lèi)型不同，應(yīng)力場(chǎng)也各不相同。1041.2.3.5位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變能471）螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：如圖，設(shè)想一個(gè)厚壁圓筒沿徑向劈開(kāi)一半厚，在Z方向錯(cuò)開(kāi)b距離后粘貼起來(lái)，我們便得到一個(gè)螺位錯(cuò)模型，Z軸為位錯(cuò)線，圓筒部分的應(yīng)力分布即螺位錯(cuò)周?chē)膽?yīng)力分布。1051）螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：如圖，設(shè)想一個(gè)厚壁圓筒沿徑向劈開(kāi)一半厚，圓柱體的切應(yīng)變:εθz=b/2πr(1-6)相應(yīng)的切應(yīng)力：