位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變場(chǎng)第1頁(yè)/共41頁(yè)第2頁(yè)/共41頁(yè)刃型位錯(cuò)柏氏矢量的確定(a) 有位錯(cuò)的晶體 (b) 完整晶體 MNOPQMNOPQ柏氏矢量第3頁(yè)/共41頁(yè)1.4 1.4 位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)1. 1. 位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)第4頁(yè)/共41頁(yè)第5頁(yè)/共41頁(yè)n下角標(biāo)：下角標(biāo)：nxx 表示應(yīng)力作用面法線方向， 表示應(yīng)力的指向。 第6頁(yè)/共41頁(yè)n下角標(biāo)：下角標(biāo)：n第一個(gè)符號(hào)表示應(yīng)力作用面的外法線方向，n第二個(gè)符號(hào)表示應(yīng)力的指向。 第7頁(yè)/共41頁(yè)第8頁(yè)/共41頁(yè)第9頁(yè)/共41頁(yè)第10頁(yè)/共41頁(yè)rbzz2)(2)(222z22zyxxGbyxy

2、Gbyx0 xy0zzyyxxn2、圓柱坐標(biāo)圓柱坐標(biāo)表示螺位錯(cuò)周?chē)穆菸诲e(cuò)周?chē)膽?yīng)變分量應(yīng)變分量：0zzrr0rzzrrr第11頁(yè)/共41頁(yè))(2)(222z22zyxxGbyxyGbyx0 xy0zzyyxxn圓柱坐標(biāo)下螺位錯(cuò)周?chē)鷳?yīng)力分量螺位錯(cuò)周?chē)鷳?yīng)力分量：rGbzz20zzrr0rzzrrr第12頁(yè)/共41頁(yè)14)(2)(222z22zyxxGbyxyGbyx0 xy0zzyyxx第13頁(yè)/共41頁(yè)第14頁(yè)/共41頁(yè)22222)()3()1 (2yxyxyGbx22222)()()1 (2yxyxyGby)(zyx22222)()()1 (2yxyxxGbxy0zzyx第15頁(yè)/共41頁(yè)2

3、2222)()3()1 (2yxyxyGbx22222)()()1 (2yxyxyGby)(zyx22222)()()1 (2yxyxxGbxy0zzyx第16頁(yè)/共41頁(yè)22222)()3()1 (2yxyxyGbx22222)()()1 (2yxyxyGby)(zyx22222)()()1 (2yxyxxGbxy0zzyx第17頁(yè)/共41頁(yè)正刃型位錯(cuò)周?chē)膽?yīng)力場(chǎng)n在刃位錯(cuò)正上方（x=0）有一個(gè)純壓縮區(qū)。n而在多余原子面底邊的下方是純拉伸區(qū)。n沿滑移面（y=0）應(yīng)力是純剪切的。n在圍繞位錯(cuò)的其他位置，應(yīng)力場(chǎng)既有剪切分量，又有拉伸或壓縮分量。 第18頁(yè)/共41頁(yè)位錯(cuò)周?chē)鷱椥詰?yīng)力場(chǎng)的存在增加了晶

4、體的能量，這部分能量稱(chēng)為位錯(cuò)的應(yīng)變能位錯(cuò)的應(yīng)變能。位錯(cuò)的應(yīng)變能：位錯(cuò)的應(yīng)變能：應(yīng)包括位錯(cuò)中心區(qū)應(yīng)變能位錯(cuò)中心區(qū)應(yīng)變能 E0 和位位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)引起的彈性應(yīng)變能錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)引起的彈性應(yīng)變能 Ee，即 位錯(cuò)中心區(qū)點(diǎn)陣畸變很大，不能用線彈性理論計(jì)算 E0 。據(jù)估計(jì)，E0 約為總應(yīng)變能的1/101/15左右，故常忽略，而以Ee 代表位錯(cuò)的應(yīng)變能。位錯(cuò)的應(yīng)變能：位錯(cuò)的應(yīng)變能：可根據(jù)造成這個(gè)位錯(cuò)所作的功求得可根據(jù)造成這個(gè)位錯(cuò)所作的功求得。 0EEEe2. 位錯(cuò)的應(yīng)變能位錯(cuò)的應(yīng)變能 第19頁(yè)/共41頁(yè)dxdrrGxdxdrERrbRrbr1)1 (20000 刃rCOSGxr)1 (202ln)1 (4rRGbE刃

5、第20頁(yè)/共41頁(yè)rGbzz2)ln(42rRGbE螺第21頁(yè)/共41頁(yè)n變能變能約大約大50%。02ln)1 (4rRGbE刃)ln(42rRGbE螺螺刃EE)1 (1螺刃EE23第22頁(yè)/共41頁(yè)一個(gè)位錯(cuò)線與其柏氏矢量b b成角的混合位錯(cuò)，可分解為一個(gè)柏氏矢量模為b bsin的刃位錯(cuò)和一個(gè)柏氏矢量模為b bcos的螺位錯(cuò)。 分別算出兩位錯(cuò)分量應(yīng)變能，其和即為混合位錯(cuò)混合位錯(cuò)應(yīng)變能應(yīng)變能： 式中 稱(chēng)為混合位錯(cuò)角度因素混合位錯(cuò)角度因素，k1。 02022022ln4ln4cosln)1 (4sinrRkGbrRGbrRGbEEE螺刃混211COSK第23頁(yè)/共41頁(yè)從以上各應(yīng)變能的公式可以看出

6、：1）位錯(cuò)應(yīng)變能與位錯(cuò)應(yīng)變能與 b2 成正比成正比，故柏氏矢量模柏氏矢量模bb反映了位錯(cuò)的強(qiáng)度。反映了位錯(cuò)的強(qiáng)度。b b越小，位錯(cuò)能量越低，在晶體中越穩(wěn)定。為使位錯(cuò)能量最低，柏氏矢量都趨于取密排方向的最小值。2）當(dāng)當(dāng)r0 0時(shí)應(yīng)變能無(wú)窮大，故在位錯(cuò)中心區(qū)公式不適用。時(shí)應(yīng)變能無(wú)窮大，故在位錯(cuò)中心區(qū)公式不適用。3）r0位錯(cuò)中心區(qū)半徑，近似地，r0b2.510-8cm；R位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)最大作用半徑，在實(shí)際晶體中，受亞晶界限制，一般取 R10-4。代入各式，則單位長(zhǎng)度位錯(cuò)的應(yīng)變能公式可簡(jiǎn)化為：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度位錯(cuò)的應(yīng)變能公式可簡(jiǎn)化為：是與幾何因素有關(guān)的系數(shù)，均為。 2GbE第24頁(yè)/共41頁(yè)第25頁(yè)/共41頁(yè) d

7、lWT 2GbWT221GbT 2. 位錯(cuò)的線張力位錯(cuò)的線張力第26頁(yè)/共41頁(yè)使位錯(cuò)彎曲所需的外力 2sin2dT2sin2dTdsb,第27頁(yè)/共41頁(yè)d22sinddrdds rGbrTb22rGb22sin2dTdsb第28頁(yè)/共41頁(yè)第29頁(yè)/共41頁(yè)第30頁(yè)/共41頁(yè)(a) (b) (c)刃型位錯(cuò)的滑移第31頁(yè)/共41頁(yè)滑移面滑移臺(tái)階第32頁(yè)/共41頁(yè)位錯(cuò)滑移的比喻位錯(cuò)滑移的比喻第33頁(yè)/共41頁(yè)第34頁(yè)/共41頁(yè)第35頁(yè)/共41頁(yè)刃型位錯(cuò)的攀移(a)正攀移 (b)原始位置 (c)負(fù)攀移第36頁(yè)/共41頁(yè)位錯(cuò)位錯(cuò)類(lèi)型類(lèi)型柏氏柏氏矢量矢量位錯(cuò)線位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)方向晶體滑移晶體滑移方向方向切應(yīng)力切應(yīng)力方向方向滑移面滑移面數(shù)目數(shù)目刃型刃型位錯(cuò)位錯(cuò)螺型螺型位錯(cuò)位錯(cuò)混合混合位錯(cuò)位錯(cuò)位錯(cuò)線位錯(cuò)線位錯(cuò)線本身位錯(cuò)線本身 與與b b一致一致與與b b一致一致唯一唯