晶體缺陷理論位錯(cuò)的基本性質(zhì)實(shí)用教案

1、 1.1 位錯(cuò)基本概念 1.2 彈性(tnxng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 1.2.1 位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng) 1.2.2 位錯(cuò)的彈性(tnxng)能、自由能及線張力 1.2.3 位錯(cuò)受力 1.2.4 位錯(cuò)的攀移力 第1頁(yè)/共84頁(yè)第一頁(yè)，共85頁(yè)。1.1 位錯(cuò)基本概念 原子發(fā)生錯(cuò)排時(shí)，在某一方向是幾百到上萬(wàn)個(gè)原子間距，另外兩個(gè)方向僅有 3-5 個(gè)間距 位錯(cuò)對(duì)金屬?gòu)?qiáng)度(qingd)、相變影響顯著 第2頁(yè)/共84頁(yè)第二頁(yè)，共85頁(yè)。泰勒認(rèn)為位錯(cuò)在切應(yīng)力(yngl)作用下的運(yùn)動(dòng)完成晶體塑性形變的滑移過(guò)程第3頁(yè)/共84頁(yè)第三頁(yè)，共85頁(yè)。1.1.1位錯(cuò)的基本(jbn)類(lèi)型和特征第4頁(yè)/共84頁(yè)第四頁(yè)，共85頁(yè)。1.刃型位

2、錯(cuò)第5頁(yè)/共84頁(yè)第五頁(yè)，共85頁(yè)。第6頁(yè)/共84頁(yè)第六頁(yè)，共85頁(yè)。演示(ynsh)第7頁(yè)/共84頁(yè)第七頁(yè)，共85頁(yè)。2. 螺型位錯(cuò)第8頁(yè)/共84頁(yè)第八頁(yè)，共85頁(yè)。J:晶體缺陷第1章動(dòng)畫(huà)螺位錯(cuò).wmv演示(ynsh)第9頁(yè)/共84頁(yè)第九頁(yè)，共85頁(yè)。第10頁(yè)/共84頁(yè)第十頁(yè)，共85頁(yè)。演示(ynsh)第11頁(yè)/共84頁(yè)第十一頁(yè)，共85頁(yè)。第12頁(yè)/共84頁(yè)第十二頁(yè)，共85頁(yè)。刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)的異同(ytng)點(diǎn) 刃型位錯(cuò) 螺型位錯(cuò)類(lèi)型正、負(fù)左、右多余的半排原子面有無(wú)位錯(cuò)線與滑移矢量關(guān)系垂直平行位錯(cuò)線形狀直線、折線、曲線、環(huán)直線滑移面（由位錯(cuò)線與滑移矢量決定）位錯(cuò)線滑移矢量構(gòu)成、唯一位錯(cuò)線

3、滑移矢量構(gòu)成、有限多位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向與滑移矢量關(guān)系（晶體滑移方向）平行垂直應(yīng)力、應(yīng)變性質(zhì)有正應(yīng)力（變）、切應(yīng)力（變）（上半部受壓、下半部受拉）僅有切應(yīng)力（變）位錯(cuò)線滑移的結(jié)果在滑移面上沿滑移矢量方向產(chǎn)生一個(gè)原子間距的臺(tái)階第13頁(yè)/共84頁(yè)第十三頁(yè)，共85頁(yè)。3. 混合(hnh)位錯(cuò)第14頁(yè)/共84頁(yè)第十四頁(yè)，共85頁(yè)。第15頁(yè)/共84頁(yè)第十五頁(yè)，共85頁(yè)。第16頁(yè)/共84頁(yè)第十六頁(yè)，共85頁(yè)。1.1.2 柏氏矢量(shling)第17頁(yè)/共84頁(yè)第十七頁(yè)，共85頁(yè)。1.柏氏矢量(shling)的確定第18頁(yè)/共84頁(yè)第十八頁(yè)，共85頁(yè)。第19頁(yè)/共84頁(yè)第十九頁(yè)，共85頁(yè)。第20頁(yè)/共84頁(yè)第二

4、十頁(yè)，共85頁(yè)。第21頁(yè)/共84頁(yè)第二十一頁(yè)，共85頁(yè)。第22頁(yè)/共84頁(yè)第二十二頁(yè)，共85頁(yè)。第23頁(yè)/共84頁(yè)第二十三頁(yè)，共85頁(yè)。2.柏氏矢量的物理(wl)意義第24頁(yè)/共84頁(yè)第二十四頁(yè)，共85頁(yè)。第25頁(yè)/共84頁(yè)第二十五頁(yè)，共85頁(yè)。3.柏氏矢量(shling)的特性第26頁(yè)/共84頁(yè)第二十六頁(yè)，共85頁(yè)。第27頁(yè)/共84頁(yè)第二十七頁(yè)，共85頁(yè)。4.柏氏矢量(shling)的表示方法b=a/n，n為正整數(shù)；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

5、b =(u2 + v2 + w2 )1/2第28頁(yè)/共84頁(yè)第二十八頁(yè)，共85頁(yè)。1.1.3 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)(yndng)1.刃位錯(cuò)的滑移和攀移第29頁(yè)/共84頁(yè)第二十九頁(yè)，共85頁(yè)。第30頁(yè)/共84頁(yè)第三十頁(yè)，共85頁(yè)。第31頁(yè)/共84頁(yè)第三十一頁(yè)，共85頁(yè)。刃位錯(cuò)的攀移第32頁(yè)/共84頁(yè)第三十二頁(yè)，共85頁(yè)。第33頁(yè)/共84頁(yè)第三十三頁(yè)，共85頁(yè)。第34頁(yè)/共84頁(yè)第三十四頁(yè)，共85頁(yè)。2.螺位錯(cuò)的滑移(hu y)第35頁(yè)/共84頁(yè)第三十五頁(yè)，共85頁(yè)。第36頁(yè)/共84頁(yè)第三十六頁(yè)，共85頁(yè)。3.混合(hnh)位錯(cuò)的滑移第37頁(yè)/共84頁(yè)第三十七頁(yè)，共85頁(yè)。第38頁(yè)/共84頁(yè)第三十八頁(yè)，共8

6、5頁(yè)。4.位錯(cuò)環(huán)的運(yùn)動(dòng)(yndng)第39頁(yè)/共84頁(yè)第三十九頁(yè)，共85頁(yè)。第40頁(yè)/共84頁(yè)第四十頁(yè)，共85頁(yè)。1.2 位錯(cuò)的彈性(tnxng)性質(zhì) 1.2.1位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)正應(yīng)力：xx ，yy ， zz切應(yīng)力：xy =yx ； xz=zx ；yz=zy第41頁(yè)/共84頁(yè)第四十一頁(yè)，共85頁(yè)。a.螺位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)第42頁(yè)/共84頁(yè)第四十二頁(yè)，共85頁(yè)。第43頁(yè)/共84頁(yè)第四十三頁(yè)，共85頁(yè)。第44頁(yè)/共84頁(yè)第四十四頁(yè)，共85頁(yè)。第45頁(yè)/共84頁(yè)第四十五頁(yè)，共85頁(yè)。G ：切變彈性模量。 除Z方向外，其余方向無(wú)位移，應(yīng)力為零；應(yīng)力場(chǎng)只與半徑有關(guān)，是徑向?qū)ΨQ(chēng)的； r 0 ，應(yīng)力無(wú)窮大不適(bsh)

7、用于位錯(cuò)中心的嚴(yán)重畸變區(qū)。由于螺位錯(cuò)的正應(yīng)變等于零，所以其體膨脹率等于零，即形成螺位錯(cuò)時(shí)體積不發(fā)生變化。 第46頁(yè)/共84頁(yè)第四十六頁(yè)，共85頁(yè)。b.刃位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)第47頁(yè)/共84頁(yè)第四十七頁(yè)，共85頁(yè)。第48頁(yè)/共84頁(yè)第四十八頁(yè)，共85頁(yè)。第49頁(yè)/共84頁(yè)第四十九頁(yè)，共85頁(yè)。第50頁(yè)/共84頁(yè)第五十頁(yè)，共85頁(yè)。第51頁(yè)/共84頁(yè)第五十一頁(yè)，共85頁(yè)。第52頁(yè)/共84頁(yè)第五十二頁(yè)，共85頁(yè)。第53頁(yè)/共84頁(yè)第五十三頁(yè)，共85頁(yè)。第54頁(yè)/共84頁(yè)第五十四頁(yè)，共85頁(yè)。正應(yīng)力分量與切應(yīng)力分量同時(shí)存在，與 Z 無(wú)關(guān)，即與刃位錯(cuò)平行的直線(zhxin)各點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)相同 y0, 滑移面以上，

8、xx0 是壓應(yīng)力 y0 是拉應(yīng)力 y=0, 無(wú)正應(yīng)力，切應(yīng)力最大 任一點(diǎn) |xx | |yy | 以上關(guān)系不適用于刃位錯(cuò)中心區(qū)第55頁(yè)/共84頁(yè)第五十五頁(yè)，共85頁(yè)。1.2.2.位錯(cuò)的應(yīng)變(yngbin)能第56頁(yè)/共84頁(yè)第五十六頁(yè)，共85頁(yè)。第57頁(yè)/共84頁(yè)第五十七頁(yè)，共85頁(yè)。第58頁(yè)/共84頁(yè)第五十八頁(yè)，共85頁(yè)。We/Ws=一般(ybn)金屬材料的1/3，所以 We/Ws1.5第59頁(yè)/共84頁(yè)第五十九頁(yè)，共85頁(yè)。K10.75第60頁(yè)/共84頁(yè)第六十頁(yè)，共85頁(yè)。第61頁(yè)/共84頁(yè)第六十一頁(yè)，共85頁(yè)。1.2.3.位錯(cuò)的線張力 為了降低能量，位錯(cuò)有盡可能縮短其長(zhǎng)度的傾向，這時(shí)產(chǎn)生

9、了一種稱(chēng)為線張力的組態(tài)力。因此(ync)，位錯(cuò)力求變直。線張力是一種組態(tài)的作用力，與位錯(cuò)線附近的個(gè)別原子所受的作用力不同。第62頁(yè)/共84頁(yè)第六十二頁(yè)，共85頁(yè)。位錯(cuò)線有應(yīng)變能=位錯(cuò)線有縮短趨勢(shì)以減少(jinsho)應(yīng)變能=位錯(cuò)線張力 線張力等于單位長(zhǎng)度位錯(cuò)的應(yīng)變能 第63頁(yè)/共84頁(yè)第六十三頁(yè)，共85頁(yè)。第64頁(yè)/共84頁(yè)第六十四頁(yè)，共85頁(yè)。4.作用(zuyng)在位錯(cuò)上的力第65頁(yè)/共84頁(yè)第六十五頁(yè)，共85頁(yè)。第66頁(yè)/共84頁(yè)第六十六頁(yè)，共85頁(yè)。攀移作用力第67頁(yè)/共84頁(yè)第六十七頁(yè)，共85頁(yè)。xx xx xx 第68頁(yè)/共84頁(yè)第六十八頁(yè)，共85頁(yè)。5.位錯(cuò)間的交互作用力第69頁(yè)

10、/共84頁(yè)第六十九頁(yè)，共85頁(yè)。a.兩平行(pngxng)螺位錯(cuò)第70頁(yè)/共84頁(yè)第七十頁(yè)，共85頁(yè)。第71頁(yè)/共84頁(yè)第七十一頁(yè)，共85頁(yè)。第72頁(yè)/共84頁(yè)第七十二頁(yè)，共85頁(yè)。第73頁(yè)/共84頁(yè)第七十三頁(yè)，共85頁(yè)。b.兩平行(pngxng)刃位錯(cuò)第74頁(yè)/共84頁(yè)第七十四頁(yè)，共85頁(yè)。第75頁(yè)/共84頁(yè)第七十五頁(yè)，共85頁(yè)。第76頁(yè)/共84頁(yè)第七十六頁(yè)，共85頁(yè)。第77頁(yè)/共84頁(yè)第七十七頁(yè)，共85頁(yè)。第78頁(yè)/共84頁(yè)第七十八頁(yè)，共85頁(yè)。第79頁(yè)/共84頁(yè)第七十九頁(yè)，共85頁(yè)。第80頁(yè)/共84頁(yè)第八十頁(yè)，共85頁(yè)。第81頁(yè)/共84頁(yè)第八十一頁(yè)，共85頁(yè)。第82頁(yè)/共84頁(yè)第八十二頁(yè)，共85頁(yè)。 同號(hào)位錯(cuò) y0,fy 0,正攀移 y0,fy 0,負(fù)攀移 即沿y軸方向(fngxing)相互排斥 異號(hào)位錯(cuò) y0,fy0,負(fù)攀移 y0,fy 0,正攀移 即沿y軸方向(fngxing)相互吸引，最終位錯(cuò)可能合并消失第83頁(yè)/共84頁(yè)第八十三頁(yè)，共85頁(yè)。謝謝您的觀看(gunkn)！第84頁(yè)/共84頁(yè)第八十四頁(yè)，共85頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)1.1 位錯(cuò)基本概念。1.2.2 位錯(cuò)的彈性能、自由能及線張力。泰勒認(rèn)為位錯(cuò)在切應(yīng)力作用