第三章缺陷物理

1、第三章第三章 缺陷物理缺陷物理一、材料的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)一、材料的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 1 1、單晶體、單晶體( ( single crystal ) )的特征的特征: : * * 晶體由一個(gè)晶格排列方位完全一晶體由一個(gè)晶格排列方位完全一 致的晶粒組成。致的晶粒組成。 * * 晶體具有各向異性晶體具有各向異性( ( aeolotropy ) )。 例如例如: :單晶硅、單晶鍺等。單晶硅、單晶鍺等。3.1 概述概述單晶體結(jié)構(gòu)示意圖單晶體結(jié)構(gòu)示意圖 2、多晶體多晶體( polycrystal )的特征的特征 * *晶體是由許多顆晶格排列方位不晶體是由許多顆晶格排列方位不 相同的晶粒組成。相同的晶粒組成。 *

2、*晶體具有各向同性晶體具有各向同性( isotropy )。 例如例如: : 常用的金屬等。常用的金屬等。多晶體結(jié)構(gòu)示意圖多晶體結(jié)構(gòu)示意圖3 3、晶粒：、晶粒： 多晶體材料中每個(gè)小晶體的外形多多晶體材料中每個(gè)小晶體的外形多為不規(guī)則的顆粒狀，通常把它們叫為不規(guī)則的顆粒狀，通常把它們叫做做“晶粒晶?！薄? 4、晶界、晶界 晶粒與晶粒之間的分界面叫晶粒與晶粒之間的分界面叫“晶粒晶粒間界間界”，或簡(jiǎn)稱，或簡(jiǎn)稱“晶界晶界”。為了適應(yīng)。為了適應(yīng)兩晶粒間不同晶格位向的過(guò)渡，在晶兩晶粒間不同晶格位向的過(guò)渡，在晶界處的原子排列總是不規(guī)則的。界處的原子排列總是不規(guī)則的。晶粒與晶界示意圖晶粒與晶界示意圖三、晶體中的

3、缺陷概論三、晶體中的缺陷概論 即使在每個(gè)晶粒的內(nèi)部，也并不完全象晶體即使在每個(gè)晶粒的內(nèi)部，也并不完全象晶體學(xué)中論述的學(xué)中論述的( (理想晶體理想晶體) )那樣，原子完全呈現(xiàn)那樣，原子完全呈現(xiàn)周期性的規(guī)則重復(fù)的排列。把實(shí)際晶體中原周期性的規(guī)則重復(fù)的排列。把實(shí)際晶體中原子排列與理想晶體的差別稱為子排列與理想晶體的差別稱為晶體缺陷晶體缺陷。晶。晶體中的缺陷的數(shù)量相當(dāng)大，但因原子的數(shù)量體中的缺陷的數(shù)量相當(dāng)大，但因原子的數(shù)量很多，在晶體中占有的比例還是很少，材料很多，在晶體中占有的比例還是很少，材料總體具有晶體的相關(guān)性能特點(diǎn)，而缺陷的數(shù)總體具有晶體的相關(guān)性能特點(diǎn)，而缺陷的數(shù)量將給材料的性能帶來(lái)巨大的影響

4、。量將給材料的性能帶來(lái)巨大的影響。四、晶體缺陷四、晶體缺陷( crystal defect )的類型的類型點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷線缺陷線缺陷面缺陷面缺陷其特點(diǎn)是在三維方向上的尺寸都很小，缺陷的尺寸處在一、兩個(gè)原子大小的級(jí)別，又稱零維缺陷，例如空位，間隙原子和雜質(zhì)原子等。其特點(diǎn)是僅在一維方向上的尺寸較大，而另外二維方向上的尺寸都很小，故也稱一維缺陷，通常是指位錯(cuò)。其特點(diǎn)是僅在二維方向上的尺寸較大，而另外一維方向上的尺寸很小，故也稱二維缺陷，例如晶體表面、晶界和相界面等。 3.2 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷的類點(diǎn)缺陷的類型型劃分原則根據(jù)其對(duì)理想晶格偏離的幾何位置及成分來(lái)劃分1 1、間隙原子：、間隙原子：原子進(jìn)入晶格

5、中正常格點(diǎn)之間的間隙位置，成為間隙原子或稱填隙原子。2 2、空位：、空位：正常格點(diǎn)沒(méi)有被原子或離子所占據(jù)，成為空結(jié)點(diǎn)，稱為空位。3 3、雜質(zhì)原子：、雜質(zhì)原子：外來(lái)原子進(jìn)入晶格，就成為晶體中的雜質(zhì)。這種雜質(zhì)原子可能取代原來(lái)晶格中的原子而進(jìn)入正常格點(diǎn)的位置，成為置換式雜質(zhì)原子；也可能進(jìn)入本來(lái)就沒(méi)有原子的間隙位置，成為間隙式雜質(zhì)原子。這類缺陷統(tǒng)稱為雜質(zhì)缺陷。點(diǎn)缺陷示意圖點(diǎn)缺陷示意圖間隙原子間隙原子晶格空位晶格空位置換原子置換原子點(diǎn)缺陷的類點(diǎn)缺陷的類型型劃分原則根據(jù)產(chǎn)生缺陷的原因來(lái)劃分1 1、熱缺陷熱缺陷：在沒(méi)有外來(lái)原子時(shí)，當(dāng)晶體的溫度高于絕對(duì)0K時(shí)，由于晶格內(nèi)原子熱振動(dòng)，使一部分能量較大的原子離開(kāi)正

6、常的平衡位置，造成缺陷，這種由于原子熱振動(dòng)而產(chǎn)生的缺陷稱為熱缺陷。2 2、雜質(zhì)缺陷雜質(zhì)缺陷：由于雜質(zhì)進(jìn)入晶體而產(chǎn)生的缺陷。雜質(zhì)原子又叫摻雜原子，其含量一般少于0.1%，進(jìn)入晶體后，因雜質(zhì)原子和原有原子的性質(zhì)不同，故它不僅破壞了原子有規(guī)則的排列，而且還引起了雜質(zhì)原子周圍的周期勢(shì)場(chǎng)的改變，從而形成缺陷。3 3、非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷：、非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷：有一些易變價(jià)的化合物，在外界條件的影響下，很容易形成空位和間隙原子，造成組成上的非化學(xué)計(jì)量化，這主要是因?yàn)樗鼈兡軌虮容^容易地通過(guò)自身的變價(jià)來(lái)平衡由組成的非化學(xué)計(jì)量化而引起的電荷不中性。這種由組成的非化學(xué)計(jì)量化造成的空位、間隙原子以及電荷轉(zhuǎn)移引起了晶體

7、內(nèi)勢(shì)場(chǎng)的畸變，使晶體的完整性遭到破壞，也即產(chǎn)生了缺陷。（分類）3.2 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷熱缺陷的類型熱缺陷的類型弗倫克爾缺陷：弗倫克爾缺陷：在晶格內(nèi)原子熱振動(dòng)時(shí)，一些能量足夠大的原子離開(kāi)平衡位置后，進(jìn)入晶格點(diǎn)的間隙位置，變成間隙原子，而在原來(lái)的位置上形成一個(gè)空位，這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷，如圖(a)所示肖特基缺陷肖特基缺陷: :如果正常格點(diǎn)上的原子，熱起伏過(guò)程中獲得能量離開(kāi)平衡位置，跳躍到晶體的表面，在原正常格點(diǎn)上留下空位，這種缺陷稱為肖特基缺陷，如圖(b)所示。 弗倫克爾缺陷弗倫克爾缺陷熱缺陷產(chǎn)生示意圖熱缺陷產(chǎn)生示意圖（a）弗侖克爾缺陷的形成）弗侖克爾缺陷的形成（空位與間隙質(zhì)點(diǎn)成對(duì)出現(xiàn)）（空位與間

8、隙質(zhì)點(diǎn)成對(duì)出現(xiàn)）（b）單質(zhì)中的肖特基缺陷的）單質(zhì)中的肖特基缺陷的形成形成雜質(zhì)缺陷的類型雜質(zhì)缺陷的類型置換雜質(zhì)原子置換雜質(zhì)原子: : 是雜質(zhì)原子替代原有晶格中的原子位置，如圖(a)所示。間隙雜質(zhì)原子：間隙雜質(zhì)原子：是雜質(zhì)原子進(jìn)入原有晶格的間隙位置，如圖(b)所示。置換雜質(zhì)原子置換雜質(zhì)原子間隙雜質(zhì)原子間隙雜質(zhì)原子點(diǎn)缺陷形成的物理模型點(diǎn)缺陷形成的物理模型 雖然從幾何圖象上，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)了雖然從幾何圖象上，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)了諸如空位、間隙原子等點(diǎn)缺陷。那么，諸如空位、間隙原子等點(diǎn)缺陷。那么，請(qǐng)思考下面的問(wèn)題。請(qǐng)思考下面的問(wèn)題。(1)(1)點(diǎn)缺陷形成的物理本質(zhì)是什么？點(diǎn)缺陷形成的物理本質(zhì)是什么？(2)(2)

9、點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自何處？點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自何處？點(diǎn)缺陷形成最重要的環(huán)節(jié)是原子的振動(dòng)。晶點(diǎn)缺陷形成最重要的環(huán)節(jié)是原子的振動(dòng)。晶體中的原子在其所處的原子相互作用環(huán)境體中的原子在其所處的原子相互作用環(huán)境中受到兩種作用力：中受到兩種作用力：(1)(1)原子間的吸引力。原子間的吸引力。(2)(2)原子間的斥力。原子間的斥力。在這對(duì)作用力的平衡條件下，原子有在這對(duì)作用力的平衡條件下，原子有各自的平衡位置。重要的是原子在這個(gè)平各自的平衡位置。重要的是原子在這個(gè)平衡位置上不是靜止不動(dòng)，而是以一定的頻衡位置上不是靜止不動(dòng)，而是以一定的頻率和振幅作振動(dòng)，這就是原子的熱振動(dòng)。率和振幅作振動(dòng)，這就是原子的熱振

10、動(dòng)。溫度場(chǎng)對(duì)這一振動(dòng)行為起主要作用。溫溫度場(chǎng)對(duì)這一振動(dòng)行為起主要作用。溫度越高，振動(dòng)得越快，振幅越大。而度越高，振動(dòng)得越快，振幅越大。而且，每個(gè)原子在宏觀統(tǒng)計(jì)上表現(xiàn)出不且，每個(gè)原子在宏觀統(tǒng)計(jì)上表現(xiàn)出不同的振動(dòng)頻率和振幅，宏觀表現(xiàn)上是同的振動(dòng)頻率和振幅，宏觀表現(xiàn)上是譜分布。也就是：原子被束縛在它的譜分布。也就是：原子被束縛在它的平衡位置上，但原子卻在做著掙脫束平衡位置上，但原子卻在做著掙脫束縛的努力?？`的努力。 現(xiàn)在我們?cè)O(shè)想這樣一種情況：當(dāng)溫度足夠高使得原子的振幅變得很大，以致于能掙脫周圍原子對(duì)其的束縛。因此，這個(gè)原子就成為“自由的”，它將會(huì)在晶體中以多余的原子方式出現(xiàn)？如果沒(méi)有正常的格點(diǎn)供該原

11、子“棲身”，那么這個(gè)原子就處在非正常格點(diǎn)上即間隙位置。顯然，這就是我們前面所說(shuō)的間隙式原子。由于原子掙脫束縛而在原來(lái)的格點(diǎn)上留下了空位。這就是點(diǎn)缺陷形成的本質(zhì)。 在這個(gè)例子中，溫度是使原子脫離平衡位置的動(dòng)力，是形成點(diǎn)缺陷的外界條件，我們把它稱之為點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)然，點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力還可以是其他方式，如：離子轟擊、冷加工等等。值得說(shuō)明的是，在外界驅(qū)動(dòng)力作用下，哪個(gè)原子能夠掙脫束縛，脫離平衡位置是不確定的，宏觀上說(shuō)這是一種幾率分布。每個(gè)原子都有這樣的可能。概念概念：點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力與溫度有關(guān)。在一定的溫度場(chǎng)點(diǎn)缺陷形成的驅(qū)動(dòng)力與溫度有關(guān)。在一定的溫度場(chǎng)下，能夠使原子離位形成點(diǎn)缺陷，那么點(diǎn)缺

12、陷的數(shù)目會(huì)無(wú)下，能夠使原子離位形成點(diǎn)缺陷，那么點(diǎn)缺陷的數(shù)目會(huì)無(wú)限制增加嗎？從理論上分析可以知道：一定溫度下，點(diǎn)缺限制增加嗎？從理論上分析可以知道：一定溫度下，點(diǎn)缺陷的數(shù)目是一定的，這就是點(diǎn)缺陷的平衡濃度。陷的數(shù)目是一定的，這就是點(diǎn)缺陷的平衡濃度。 對(duì)點(diǎn)缺陷的平衡濃度如何來(lái)理解？從熱力學(xué)的觀點(diǎn)：對(duì)點(diǎn)缺陷的平衡濃度如何來(lái)理解？從熱力學(xué)的觀點(diǎn)：點(diǎn)缺陷平衡濃度是矛盾雙方的統(tǒng)一。點(diǎn)缺陷平衡濃度是矛盾雙方的統(tǒng)一。(1)(1)一方面，晶體中點(diǎn)缺陷的形成引起了點(diǎn)陣的畸變，一方面，晶體中點(diǎn)缺陷的形成引起了點(diǎn)陣的畸變，使晶體的內(nèi)能增加，提高了系統(tǒng)的自由能。使晶體的內(nèi)能增加，提高了系統(tǒng)的自由能。(2)(2)另一方面

13、，由于點(diǎn)缺陷的形成，增加了點(diǎn)陣排列的另一方面，由于點(diǎn)缺陷的形成，增加了點(diǎn)陣排列的混亂度，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)目發(fā)生變化，使體系的組態(tài)熵混亂度，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)目發(fā)生變化，使體系的組態(tài)熵增加，引起自由能下降。增加，引起自由能下降。當(dāng)這對(duì)矛盾達(dá)到統(tǒng)一時(shí)，系統(tǒng)就達(dá)到平衡。因?yàn)橄到y(tǒng)當(dāng)這對(duì)矛盾達(dá)到統(tǒng)一時(shí)，系統(tǒng)就達(dá)到平衡。因?yàn)橄到y(tǒng)都具有最小自由能的傾向，由此確定的點(diǎn)缺陷濃度即為該都具有最小自由能的傾向，由此確定的點(diǎn)缺陷濃度即為該溫度下的平衡濃度。溫度下的平衡濃度。點(diǎn)缺陷的平衡濃度點(diǎn)缺陷的平衡濃度（遷移、復(fù)合濃度降低；聚集濃度升高塌陷）（遷移、復(fù)合濃度降低；聚集濃度升高塌陷） 湮滅湮滅( (復(fù)合復(fù)合) )：在點(diǎn)

14、缺陷的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若間隙原子與：在點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，若間隙原子與空位相遇，則兩者都消失，這一過(guò)程稱為復(fù)合或湮滅?？瘴幌嘤?，則兩者都消失，這一過(guò)程稱為復(fù)合或湮滅。點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)原因：原因：無(wú)論那種點(diǎn)缺陷的存在，都會(huì)使其附近的原子稍微無(wú)論那種點(diǎn)缺陷的存在，都會(huì)使其附近的原子稍微偏離原結(jié)點(diǎn)位置才能平衡，即造成小區(qū)域的晶格畸變。偏離原結(jié)點(diǎn)位置才能平衡，即造成小區(qū)域的晶格畸變。 效果效果1)1) 提高材料的電阻提高材料的電阻 定向流動(dòng)的電子在點(diǎn)缺陷處受到非定向流動(dòng)的電子在點(diǎn)缺陷處受到非平衡力平衡力( (陷阱陷阱) )，增加了散射。，增加了散射。 2)2) 加快原子的擴(kuò)散遷移加快原子的擴(kuò)散遷移

15、 空位可作為原子運(yùn)動(dòng)的周轉(zhuǎn)站?？瘴豢勺鳛樵舆\(yùn)動(dòng)的周轉(zhuǎn)站。 3)3) 形成其他晶體缺陷形成其他晶體缺陷 過(guò)飽和的空位可集中形成內(nèi)部的過(guò)飽和的空位可集中形成內(nèi)部的空洞，集中一片的塌陷形成位錯(cuò)?？斩?，集中一片的塌陷形成位錯(cuò)。 4)4) 改變材料的力學(xué)性能改變材料的力學(xué)性能 空位移動(dòng)到位錯(cuò)處可造成刃位空位移動(dòng)到位錯(cuò)處可造成刃位錯(cuò)的攀移，間隙原子和異類原子的存在會(huì)增加位錯(cuò)的錯(cuò)的攀移，間隙原子和異類原子的存在會(huì)增加位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)阻力。會(huì)使強(qiáng)度提高，塑性下降。運(yùn)動(dòng)阻力。會(huì)使強(qiáng)度提高，塑性下降。點(diǎn)缺陷對(duì)材料性能的影響點(diǎn)缺陷對(duì)材料性能的影響位錯(cuò)（位錯(cuò)（Dislocation）是晶體中普遍存在的線）是晶體中普遍存在

16、的線缺陷，它的特點(diǎn)是在一維方向的尺寸較長(zhǎng)，缺陷，它的特點(diǎn)是在一維方向的尺寸較長(zhǎng)，另外二維方向上尺寸很小，從宏觀看缺陷另外二維方向上尺寸很小，從宏觀看缺陷是線狀的。從微觀角度看，位錯(cuò)是管狀的。是線狀的。從微觀角度看，位錯(cuò)是管狀的。位錯(cuò)對(duì)晶體的生長(zhǎng)、擴(kuò)散、相變、塑性變位錯(cuò)對(duì)晶體的生長(zhǎng)、擴(kuò)散、相變、塑性變形、斷裂等許多物理、化學(xué)性質(zhì)及力學(xué)性形、斷裂等許多物理、化學(xué)性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)都有很大影響。因此位錯(cuò)理論是材料科質(zhì)都有很大影響。因此位錯(cuò)理論是材料科學(xué)基礎(chǔ)中一個(gè)重要內(nèi)容。學(xué)基礎(chǔ)中一個(gè)重要內(nèi)容。3.5 位錯(cuò)位錯(cuò)（line defects ，dislocation ）位錯(cuò)的發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)的發(fā)現(xiàn)塑性變形：塑性變形：

17、晶體在外力作用下進(jìn)行的永久變形晶體在外力作用下進(jìn)行的永久變形。單晶體塑性變形時(shí)外形的變化 疑問(wèn)：滑移的微觀過(guò)程又是怎樣進(jìn)行的？ 理想晶體的滑移模型 晶體的理論抗剪屈服強(qiáng)度：30Gmm 理論抗剪屈服強(qiáng)度 G切變模量但實(shí)際材料的抗剪屈服強(qiáng)度低于理想晶體的屈服強(qiáng)度2-4個(gè)數(shù)量級(jí)。 如：Fe的切變模量G 1102GPa 理論抗剪屈服強(qiáng)度m應(yīng)為3000MPa 而Fe單晶體的實(shí)際抗剪屈服強(qiáng)度僅為幾MPa 實(shí)際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度間的巨大差異，使人們對(duì)理想晶體模型及上圖的滑移方式產(chǎn)生懷疑，認(rèn)識(shí)到晶體中原子排列絕非完全規(guī)則，滑移也不是兩個(gè)原子面之間集體 的相對(duì)移動(dòng)，晶體內(nèi)部一定存在著很多缺陷，即薄弱環(huán)節(jié)，使塑性變形

18、過(guò)程在很低的應(yīng)力下就開(kāi)始進(jìn)行，這種內(nèi)部缺陷就是位錯(cuò)。 晶體在不同的應(yīng)力狀態(tài)下，其滑移方晶體在不同的應(yīng)力狀態(tài)下，其滑移方式不同。根據(jù)原子的滑移方向和位錯(cuò)線取式不同。根據(jù)原子的滑移方向和位錯(cuò)線取向的幾何特征不同，位錯(cuò)分為向的幾何特征不同，位錯(cuò)分為刃位錯(cuò)、螺刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)。位錯(cuò)和混合位錯(cuò)。 位錯(cuò)的類型位錯(cuò)的類型刃位錯(cuò)示意圖刃位錯(cuò)示意圖 刃位錯(cuò)刃位錯(cuò)晶體在大于屈服值的切應(yīng)力晶體在大于屈服值的切應(yīng)力 作用下，以作用下，以ABCD面為面為滑移面發(fā)生滑移?；泼姘l(fā)生滑移。EFEF是晶體已滑移部分和未滑移部分是晶體已滑移部分和未滑移部分的交線，猶如砍入晶體的一把刀的刀刃，即刃位錯(cuò)。的交線，猶如砍入晶

19、體的一把刀的刀刃，即刃位錯(cuò)。 刃 型 位 錯(cuò) 示 意 圖 a) 晶 格 立 體 模 型 b) 平 面 圖 螺位錯(cuò)示意圖螺位錯(cuò)示意圖 螺位錯(cuò)螺位錯(cuò)晶體在外加切應(yīng)力晶體在外加切應(yīng)力 作用下，沿作用下，沿ABCD面滑移，圖中面滑移，圖中BC線線為已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界處。在為已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界處。在BC與與aa線之間上下線之間上下兩層原子發(fā)生了錯(cuò)排現(xiàn)象，連接紊亂區(qū)原子，會(huì)畫出一螺兩層原子發(fā)生了錯(cuò)排現(xiàn)象，連接紊亂區(qū)原子，會(huì)畫出一螺旋路徑，該路徑所包圍的管狀原子畸變區(qū)就是螺型位錯(cuò)。旋路徑，該路徑所包圍的管狀原子畸變區(qū)就是螺型位錯(cuò)。螺位錯(cuò)形成示意圖螺位錯(cuò)形成示意圖 幾何特征：幾何特征： 位錯(cuò)線與原

20、子滑移方向相平行；位錯(cuò)線周圍位錯(cuò)線與原子滑移方向相平行；位錯(cuò)線周圍原子的配置是螺旋狀的。原子的配置是螺旋狀的。（b）螺位錯(cuò)滑移面兩螺位錯(cuò)滑移面兩側(cè)晶面上原子的滑移側(cè)晶面上原子的滑移情況情況（a a）與螺位錯(cuò)垂）與螺位錯(cuò)垂直的晶面的形狀直的晶面的形狀螺位錯(cuò)示意圖螺位錯(cuò)示意圖 混合位錯(cuò)混合位錯(cuò)在外力在外力 作用下，兩部分之間發(fā)生相對(duì)滑移，在晶體內(nèi)部作用下，兩部分之間發(fā)生相對(duì)滑移，在晶體內(nèi)部已滑移和未滑移部分的交線既不垂直也不平行滑移方向，已滑移和未滑移部分的交線既不垂直也不平行滑移方向，這樣的位錯(cuò)稱為混合位錯(cuò)。這樣的位錯(cuò)稱為混合位錯(cuò)。 位錯(cuò)的滑移：指位錯(cuò)在外力作用下，在滑位錯(cuò)的滑移：指位錯(cuò)在外力作

21、用下，在滑移面上的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致永久形變。移面上的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致永久形變。 位錯(cuò)的攀移：指在熱缺陷的作用下，位錯(cuò)位錯(cuò)的攀移：指在熱缺陷的作用下，位錯(cuò)在垂直滑移方向的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致空位或在垂直滑移方向的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致空位或間隙原子的增值或減少間隙原子的增值或減少。位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)混合位錯(cuò)混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng) 位錯(cuò)的滑移位錯(cuò)的滑移 位錯(cuò)滑移的機(jī)理：位錯(cuò)滑移的機(jī)理： 位錯(cuò)在滑移時(shí)是通過(guò)位錯(cuò)線或位錯(cuò)附近的原位錯(cuò)在滑移時(shí)是通過(guò)位錯(cuò)線或位錯(cuò)附近的原子逐個(gè)移動(dòng)很小的距離完成的。子逐個(gè)移動(dòng)很小的距離完成的。刃位錯(cuò)的滑移刃位錯(cuò)的滑移（a a）正刃位錯(cuò)滑移）正

22、刃位錯(cuò)滑移方向與外力方向相圖方向與外力方向相圖（b b）負(fù)刃位錯(cuò)滑移方）負(fù)刃位錯(cuò)滑移方向與外力方向相反向與外力方向相反 位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)的攀移 位錯(cuò)的攀移位錯(cuò)的攀移指在熱缺陷或外力作用下，指在熱缺陷或外力作用下，位錯(cuò)線在垂直其滑移面方向上的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果位錯(cuò)線在垂直其滑移面方向上的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致晶體中空位或間隙質(zhì)點(diǎn)的增殖或減少。導(dǎo)致晶體中空位或間隙質(zhì)點(diǎn)的增殖或減少。刃位錯(cuò)除了滑移外，還可進(jìn)行攀移運(yùn)動(dòng)。刃位錯(cuò)除了滑移外，還可進(jìn)行攀移運(yùn)動(dòng)。攀移的實(shí)質(zhì)攀移的實(shí)質(zhì)是多余半原子面的伸長(zhǎng)或縮是多余半原子面的伸長(zhǎng)或縮短。螺位錯(cuò)沒(méi)有多余半原子面，故無(wú)攀移運(yùn)短。螺位錯(cuò)沒(méi)有多余半原子面，故無(wú)攀移運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 刃位錯(cuò)攀移示

23、意圖刃位錯(cuò)攀移示意圖（a）正攀移）正攀移（半原子面縮短）（半原子面縮短）( (b) )未攀移未攀移（c）負(fù)攀移）負(fù)攀移（半原子面伸長(zhǎng)）（半原子面伸長(zhǎng)）刃型位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力刃型位錯(cuò)的滑移運(yùn)動(dòng)：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大時(shí)，有使晶體上部向有發(fā)生移動(dòng)的趨勢(shì)。假如晶體足夠大時(shí)，有使晶體上部向有發(fā)生移動(dòng)的趨勢(shì)。假如晶體中有一刃型位錯(cuò)，顯然位錯(cuò)在晶體中發(fā)生移動(dòng)比整個(gè)晶體中有一刃型位錯(cuò)，顯然位錯(cuò)在晶體中發(fā)生移動(dòng)比整個(gè)晶體移動(dòng)要容易。因此，移動(dòng)要容易。因此，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)在外加切應(yīng)力的作用下位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)在外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生；發(fā)生；位錯(cuò)移動(dòng)的方向和位錯(cuò)線垂直；位錯(cuò)移

24、動(dòng)的方向和位錯(cuò)線垂直；運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)掃過(guò)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)掃過(guò)的區(qū)域晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的區(qū)域晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)( (滑滑移移) )；位錯(cuò)移出晶體表面將在晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量位錯(cuò)移出晶體表面將在晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的臺(tái)階。大小的臺(tái)階。 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 螺型位錯(cuò)的滑移：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大螺型位錯(cuò)的滑移：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大時(shí)，有使晶體的左右部分發(fā)生上下移動(dòng)的趨勢(shì)。假如晶體中有一時(shí)，有使晶體的左右部分發(fā)生上下移動(dòng)的趨勢(shì)。假如晶體中有一螺型位錯(cuò)，顯然位錯(cuò)在晶體中向后發(fā)生移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)的區(qū)間右邊螺型位錯(cuò)，顯然位錯(cuò)在晶體

25、中向后發(fā)生移動(dòng)，移動(dòng)過(guò)的區(qū)間右邊晶體向下移動(dòng)一柏氏矢量。因此，晶體向下移動(dòng)一柏氏矢量。因此，螺位錯(cuò)也是在外加切應(yīng)力的螺位錯(cuò)也是在外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)；作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)；位錯(cuò)移動(dòng)的方向總是和位錯(cuò)線垂直；位錯(cuò)移動(dòng)的方向總是和位錯(cuò)線垂直；運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)掃過(guò)的區(qū)域晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)掃過(guò)的區(qū)域晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)( (滑移滑移) )；位錯(cuò)移過(guò)部分在表面留下部分臺(tái)階，全部移出晶體的位錯(cuò)移過(guò)部分在表面留下部分臺(tái)階，全部移出晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的完整臺(tái)階。這四點(diǎn)同刃型位錯(cuò)。表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的完整臺(tái)階。這四點(diǎn)同刃型位錯(cuò)。 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 位錯(cuò)在晶體表面的露頭位錯(cuò)在晶體表面的露頭 拋光后的拋光后的試樣在侵蝕時(shí)，由于易侵蝕而出現(xiàn)試樣在侵蝕時(shí)，由于易侵蝕而出現(xiàn)侵蝕坑，其特點(diǎn)是坑為規(guī)則的多邊侵蝕坑，其特點(diǎn)是坑為規(guī)則的多邊型且排列有一定規(guī)律。只能在晶粒型且排列有一定規(guī)律。只能在晶粒較大，位錯(cuò)較少時(shí)才有明顯效果。較大，位