位錯(cuò)理論位錯(cuò)的形成與增殖PPT課件

1、1位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖lFrank-Read源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l平面平面L源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l雙交滑移機(jī)制雙交滑移機(jī)制位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)第1頁(yè)/共26頁(yè)2Formation of Dislocation 晶體在形成過(guò)程中產(chǎn)生位錯(cuò)的途經(jīng)： 凝固過(guò)程中： 枝晶生長(zhǎng)相遇后發(fā)生碰撞 液體流動(dòng)時(shí)對(duì)晶體的沖擊 濃度起伏造成點(diǎn)陣常數(shù)的偏差 結(jié)晶前沿的障礙物造成不同部分的位向差第2頁(yè)/共26頁(yè)3Formation of Dislocation 晶體在形成過(guò)程中產(chǎn)生位錯(cuò)的途經(jīng)： 晶體在冷卻時(shí)形成的局部?jī)?nèi)應(yīng)力造成 夾雜物和基體膨脹系數(shù)失配應(yīng)力集中位錯(cuò)環(huán)uPunching機(jī)制第3頁(yè)/共

2、26頁(yè)4Formation of Dislocation 晶體在形成過(guò)程中產(chǎn)生位錯(cuò)的途經(jīng)： 由空位聚積而成： 高溫時(shí)空位濃度高，有聚積成片以降低組態(tài)能的趨勢(shì)； 當(dāng)空位片足夠大時(shí)，兩邊晶體坍塌下來(lái)，形成位錯(cuò)環(huán)。Fcc晶體111晶面聚積成片坍塌純?nèi)行臀诲e(cuò)第4頁(yè)/共26頁(yè)5Formation of Dislocation 位錯(cuò)產(chǎn)生的途經(jīng)： 晶界：“坎”發(fā)射位錯(cuò)第5頁(yè)/共26頁(yè)6Formation of Dislocation 位錯(cuò)產(chǎn)生的途經(jīng)： 位錯(cuò)塞積：位錯(cuò)在晶界塞積，應(yīng)力集中使開(kāi)動(dòng)鄰近晶粒中的位錯(cuò)源。第6頁(yè)/共26頁(yè)7位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖lFrank-Read源增殖機(jī)制源增殖機(jī)

3、制l平面平面L源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l雙交滑移機(jī)制雙交滑移機(jī)制位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)第7頁(yè)/共26頁(yè)8Frank-Read Source AB為正刃型位錯(cuò)，柏氏矢量為，A、B兩點(diǎn)被釘扎在滑移面上； 滑移面上切應(yīng)力t作用下，位錯(cuò)線上的力為：Ftb 作用力使位錯(cuò)線彎曲； 當(dāng)外力使位錯(cuò)線彎曲成半圓后， A、B兩點(diǎn)周?chē)奈诲e(cuò)線將向外發(fā)生旋轉(zhuǎn)，位錯(cuò)線分別繞A、B兩點(diǎn)卷曲。第8頁(yè)/共26頁(yè)9Frank-Read Source 因?yàn)槲诲e(cuò)線彎曲過(guò)程中各點(diǎn)柏氏矢量不變，所以各點(diǎn)所受的力相同，作用力的方向始終和位錯(cuò)線垂直，所以各點(diǎn)線速度相同，而A、B兩點(diǎn)附近的角速度必然增大 進(jìn)一步卷曲，各點(diǎn)的位錯(cuò)線性質(zhì)發(fā)生改變；

4、 紅色：刃位錯(cuò) 藍(lán)色：右螺位錯(cuò) 綠色：左螺位錯(cuò)第9頁(yè)/共26頁(yè)10Frank-Read Source m、n兩點(diǎn)的位錯(cuò)性質(zhì)正好為相互吸引位錯(cuò)反應(yīng) 相互抵消； 位錯(cuò)斷開(kāi)成兩部分 位錯(cuò)環(huán)位錯(cuò)線段AB； 線段AB在線張力作用下拉直而恢復(fù)原狀 所以：位錯(cuò)AB在外加切應(yīng)力作用下形成了一個(gè)位錯(cuò)環(huán)； 上述過(guò)程不斷重復(fù)增殖機(jī)制FR位錯(cuò)源（U型平面位錯(cuò)源）第10頁(yè)/共26頁(yè)11釘扎點(diǎn) 位錯(cuò)相遇形成網(wǎng)絡(luò) 兩端連著固定位錯(cuò)或不可動(dòng)割階的位錯(cuò)或被外來(lái)雜質(zhì)釘扎第11頁(yè)/共26頁(yè)12 Si晶體中的F-R源第12頁(yè)/共26頁(yè)13位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖lFrank-Read源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l平面平面L源

5、增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l雙交滑移機(jī)制雙交滑移機(jī)制第13頁(yè)/共26頁(yè)14平面L源增殖機(jī)制 單邊F-R源平面L源 位錯(cuò)線ABC的AB和BC兩段不在一個(gè)滑移面上，AB是滑移面上的可動(dòng)位錯(cuò)，柏氏矢量為b；BC為不可動(dòng)位錯(cuò)B點(diǎn)被釘扎 作用在滑移面上的切應(yīng)力t，AB段上的作用力為tb，該力達(dá)到臨界值時(shí)開(kāi)始滑移；第14頁(yè)/共26頁(yè)15平面L源增殖機(jī)制 由于B點(diǎn)被固定，位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使其成為繞B點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)線，不斷向外擴(kuò)展； 向外旋轉(zhuǎn)的螺旋線每掃過(guò)一次，晶體發(fā)生一個(gè)b的滑移。第15頁(yè)/共26頁(yè)16平面L源增殖機(jī)制帶大割階的螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)平面L源第16頁(yè)/共26頁(yè)17位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增

6、殖lFrank-Read源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l平面平面L源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l雙交滑移機(jī)制雙交滑移機(jī)制位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)第17頁(yè)/共26頁(yè)18雙交滑移 螺位錯(cuò)交滑移時(shí)形成 交滑移：螺位錯(cuò)因滑移面的不唯一性，決定其滑移時(shí)可以從一個(gè)滑移面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)滑移面上進(jìn)行。 螺位錯(cuò)在(111)面上滑移，至某處時(shí)被阻止，當(dāng)外部條件使其可以在（1-11）上滑移時(shí)，位錯(cuò)線的一部分AB段便在（1-11）上滑移。第18頁(yè)/共26頁(yè)19雙交滑移 位錯(cuò)在（1-11）上滑移至CD時(shí)，又可以轉(zhuǎn)到另一個(gè)（111）面上滑移雙交滑移。 位錯(cuò)線AB滑移至CD的過(guò)程中，產(chǎn)生了AC、BD兩段位錯(cuò)，顯然它們是刃型位錯(cuò)，這相當(dāng)于兩個(gè)不可動(dòng)割階。 C、D兩點(diǎn)成為位錯(cuò)CD的兩個(gè)釘扎點(diǎn)，構(gòu)成F-R源，位錯(cuò)不斷增殖。第19頁(yè)/共26頁(yè)20雙交滑移 雙交滑移更容易進(jìn)行，所以是比F-R源更有效的位錯(cuò)增殖機(jī)制。第20頁(yè)/共26頁(yè)21位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的形成位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖lFrank-Read源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l平面平面L源增殖機(jī)制源增殖機(jī)制l雙交滑移機(jī)制雙交滑移機(jī)制位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng)第21頁(yè)/共26頁(yè)22位錯(cuò)源的開(kāi)動(dòng) F-R源： 設(shè)位錯(cuò)線AB長(zhǎng)度為L(zhǎng)，使其彎曲的最小曲率半徑為r1/2 L 使位錯(cuò)線彎曲的臨界應(yīng)