晶體缺陷理論PPT課件

1、1.1 位錯基本概念 原子發(fā)生錯排時，在某一方向是幾百到上萬個原子間距，另外兩個方向僅有 3-5 個間距 位錯對金屬強度、相變影響顯著 第1頁/共83頁泰勒認為位錯在切應力作用下的運動完成晶體塑性形變的滑移過程第2頁/共83頁位錯的基本類型和特征第3頁/共83頁1.刃型位錯第4頁/共83頁第5頁/共83頁演示第6頁/共83頁2. 螺型位錯第7頁/共83頁J:晶體缺陷第1章動畫螺位錯.wmv演示第8頁/共83頁第9頁/共83頁演示第10頁/共83頁第11頁/共83頁刃型位錯和螺型位錯的異同點 刃型位錯 螺型位錯類型正、負左、右多余的半排原子面有無位錯線與滑移矢量關系垂直平行位錯線形狀直線、折線、

2、曲線、環(huán)直線滑移面（由位錯線與滑移矢量決定）位錯線滑移矢量構成、唯一位錯線滑移矢量構成、有限多位錯線運動方向與滑移矢量關系（晶體滑移方向）平行垂直應力、應變性質有正應力（變）、切應力（變）（上半部受壓、下半部受拉）僅有切應力（變）位錯線滑移的結果在滑移面上沿滑移矢量方向產生一個原子間距的臺階第12頁/共83頁3. 混合位錯第13頁/共83頁第14頁/共83頁第15頁/共83頁柏氏矢量第16頁/共83頁1.柏氏矢量的確定第17頁/共83頁第18頁/共83頁第19頁/共83頁第20頁/共83頁第21頁/共83頁第22頁/共83頁2.柏氏矢量的物理意義第23頁/共83頁第24頁/共83頁3.柏氏矢量

3、的特性第25頁/共83頁第26頁/共83頁4.柏氏矢量的表示方法b=a/n，n為正整數；若b1=a/nu1 v1 w1， b2=a/nu2 v2 w2b=b1+b2=a/nu1 v1 w1+a/nu2 v2 w2 = a/nu1+u2 v1 +v2 w1 + w2 b =(u2 + v2 + w2 )1/2第27頁/共83頁位錯的運動1.刃位錯的滑移和攀移第28頁/共83頁第29頁/共83頁第30頁/共83頁刃位錯的攀移第31頁/共83頁第32頁/共83頁第33頁/共83頁2.螺位錯的滑移第34頁/共83頁第35頁/共83頁3.混合位錯的滑移第36頁/共83頁第37頁/共83頁4.位錯環(huán)的運動

4、第38頁/共83頁第39頁/共83頁1.2 位錯的彈性性質 位錯的應力場正應力：xx ，yy ， zz切應力：xy =yx ； xz=zx ；yz=zy第40頁/共83頁a.螺位錯應力場第41頁/共83頁第42頁/共83頁第43頁/共83頁第44頁/共83頁G ：切變彈性模量。 除Z方向外，其余方向無位移，應力為零；應力場只與半徑有關，是徑向對稱的； r 0 ，應力無窮大不適用于位錯中心的嚴重畸變區(qū)。由于螺位錯的正應變等于零，所以其體膨脹率等于零，即形成螺位錯時體積不發(fā)生變化。 第45頁/共83頁b.刃位錯應力場第46頁/共83頁第47頁/共83頁第48頁/共83頁第49頁/共83頁第50頁/

5、共83頁第51頁/共83頁第52頁/共83頁第53頁/共83頁正應力分量與切應力分量同時存在，與 Z 無關，即與刃位錯平行的直線各點應力狀態(tài)相同 y0, 滑移面以上， xx0 是壓應力 y0 是拉應力 y=0, 無正應力，切應力最大 任一點 |xx | |yy | 以上關系不適用于刃位錯中心區(qū)第54頁/共83頁位錯的應變能第55頁/共83頁第56頁/共83頁第57頁/共83頁We/Ws=一般金屬材料的1/3，所以 We/Ws1.5第58頁/共83頁K10.75第59頁/共83頁第60頁/共83頁位錯的線張力 為了降低能量，位錯有盡可能縮短其長度的傾向，這時產生了一種稱為線張力的組態(tài)力。因此，位

6、錯力求變直。線張力是一種組態(tài)的作用力，與位錯線附近的個別原子所受的作用力不同。第61頁/共83頁位錯線有應變能=位錯線有縮短趨勢以減少應變能=位錯線張力 線張力等于單位長度位錯的應變能 第62頁/共83頁第63頁/共83頁4.作用在位錯上的力第64頁/共83頁第65頁/共83頁攀移作用力第66頁/共83頁xx xx xx 第67頁/共83頁5.位錯間的交互作用力第68頁/共83頁a.兩平行螺位錯第69頁/共83頁第70頁/共83頁第71頁/共83頁第72頁/共83頁b.兩平行刃位錯第73頁/共83頁第74頁/共83頁第75頁/共83頁第76頁/共83頁第77頁/共83頁第78頁/共83頁第79頁/共83頁第80頁/共83頁第81頁/共83頁 同號位錯 y0,fy 0,正攀移 y