位錯(cuò)理論2-位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)

1、位錯(cuò)理論II位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)朱旻昊朱旻昊材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料先進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室20062006年年3 3月月2位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)晶體體積的影響位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)晶體體積的影響3Slip of dislocation位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的主要方式位錯(cuò)滑移的定義：l位錯(cuò)線在它和柏氏矢量 構(gòu)成的晶面上的移動(dòng)。位錯(cuò)滑移模型：l位錯(cuò)是靠位錯(cuò)線上的原子或附近畸變區(qū)的原子，逐排逐排地移動(dòng)而進(jìn)行的。l與經(jīng)典剛性滑移模型（理論剪切強(qiáng)度）存在顯著差異。l可解釋晶體剪切強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4Slip of dislocation5Slip plane位錯(cuò)滑移面與晶體滑移面的關(guān)

2、系：l位錯(cuò)線和位錯(cuò)滑移面可滑移面l晶體滑移面原子密排面易滑移面只有在可滑移面上的位錯(cuò)才可能進(jìn)行滑移。只有當(dāng)可滑移面同時(shí)又是易滑移面時(shí)，滑移才容易進(jìn)行。6Slip plane對(duì)刃位錯(cuò)：只有一個(gè)確定的滑移面l因?yàn)椋?ds. 僅決定1個(gè)平面l若此滑移面是晶體滑移面，滑移在很小的外加切應(yīng)力作用下很容易進(jìn)行；否則需要較大外力作用。7Slip plane對(duì)螺位錯(cuò)：l因?yàn)椋?ds. 決定無(wú)數(shù)個(gè)平面l所以：易發(fā)生交滑移。8Slip direction位錯(cuò)的滑移方向l位錯(cuò)線的滑移方向是位錯(cuò)線的法向l又因?yàn)椋嚎傆?t t的方向l刃型位錯(cuò)：滑移方向與外力t t和 一致；正、負(fù)刃位錯(cuò)的滑移方向相反。910Slip d

3、irection位錯(cuò)的滑移方向l位錯(cuò)線的滑移方向是位錯(cuò)線的法向l又因?yàn)椋嚎傆?t t的方向l螺型位錯(cuò)：滑移方向與外力t t和 垂直；左、右螺位錯(cuò)的滑移方向相反。1112Slip direction位錯(cuò)的滑移方向l位錯(cuò)線的滑移方向是位錯(cuò)線的法向l又因?yàn)椋嚎傆?t的方向l混合位錯(cuò)：滑移方向與外力t和 成一夾角。13Slip of dislocation14Slip of dislocation15Slip of dislocation位錯(cuò)滑移量與晶體滑移量的關(guān)系l一個(gè)位錯(cuò)掃過(guò)滑移面后，相對(duì)滑移了l產(chǎn)生切應(yīng)變：l若N個(gè)位錯(cuò)同時(shí)滑移，第N個(gè)位錯(cuò)掃過(guò)的面積為Sil此時(shí)位錯(cuò)引起的變形量為：l對(duì)N個(gè)位錯(cuò)：d

4、zbibdxdySiibdxdySi1617l設(shè)位錯(cuò)平均長(zhǎng)度為l，平均移動(dòng)距離為Dyl所以：l所以總切應(yīng)變?yōu)椋簓lNSniiD1bdxdyylNDbybdxdydzyNldzbdxdyylNDDD1byD18位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)晶體體積的影響位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)晶體體積的影響19Climb of dislocation位錯(cuò)攀移定義：l位錯(cuò)在垂直于滑移面上的方向上運(yùn)動(dòng)。l實(shí)質(zhì)：是多于半原子面在垂直于位錯(cuò)線的方向上擴(kuò)張或縮小。攀移的實(shí)現(xiàn)：l通過(guò)原子或空位的轉(zhuǎn)移。l只有刃位錯(cuò)才能實(shí)現(xiàn)。20Climb of dislocation正攀移：l原子從多于半原子面轉(zhuǎn)移至別處l空位轉(zhuǎn)移至多

5、于半原子面下端負(fù)攀移：相反21Climb of dislocation攀移的影響因素：l由于攀移需原子擴(kuò)散，因此不能整條位錯(cuò)線同時(shí)攀移，只能一段一段地進(jìn)行位錯(cuò)線的攀移過(guò)程使位錯(cuò)線形成折線l因攀移時(shí)原子擴(kuò)散需要提供熱激活，所以T攀移；一般低溫下，攀移困難。22Climb of dislocation攀移的影響因素：l作用于多于半原子面上的應(yīng)力為拉應(yīng)力時(shí)促進(jìn)位錯(cuò)線發(fā)生負(fù)攀移；l作用于多于半原子面上的應(yīng)力為壓應(yīng)力時(shí)促進(jìn)位錯(cuò)線發(fā)生正攀移。l過(guò)飽和空位促進(jìn)位錯(cuò)攀移。23位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)晶體體積的影響位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)晶體體積的影響24位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)：小結(jié)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)：小結(jié)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果：不引起晶體結(jié)構(gòu)的變化，只引起晶體缺陷組態(tài)與分布的變化l一旦位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)移走晶格畸變消失25位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起的晶體體積變化位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起的晶體體積變化設(shè)柏氏矢量為 的位錯(cuò)：長(zhǎng)度為dl，在法向?yàn)?的晶面上掃過(guò)dD的距離所以：dDdlVDbn26位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起的晶體體積變化位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起的晶體體積變化討論1：即： 在 的方向上無(wú)分量（如圖中刃位錯(cuò)）位錯(cuò)的保守（守恒）運(yùn)動(dòng)：位錯(cuò)運(yùn)