連續(xù)彈性介質(zhì)中的位錯(cuò)行為

連續(xù)彈性介質(zhì)中的位錯(cuò)行為第1頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二目錄第一節(jié)位錯(cuò)的概念第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力第六節(jié)位錯(cuò)與界面的交互作用第2頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)位錯(cuò)的概念第3頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、位錯(cuò)及位錯(cuò)理論的發(fā)展第一節(jié)位錯(cuò)的概念1957年，人們用TEM觀測(cè)到晶體中位錯(cuò)的存在與運(yùn)動(dòng)。1934年，泰勒（Toylor）、波朗依（Planyi）、奧羅萬(wàn)（Olawan）提出晶體中的位錯(cuò)行為，主要指刃型位錯(cuò)的概念，把位錯(cuò)與塑性變形時(shí)的滑移過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。1939年，柏格斯（Burgers）提出用柏氏矢量來(lái)表征位錯(cuò)，并引入螺位錯(cuò)的概念。1947年，皮爾斯－納巴羅（Peierls-Nabarro）給出了P-N模型；柯垂?fàn)枺–ottrell）提出了溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的交互作用模型。1950年，弗蘭克（Frank）和瑞德（Read）提出位錯(cuò)增增殖機(jī)制。第4頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、位錯(cuò)的概念1、位錯(cuò)是晶體中原子排列位置發(fā)生錯(cuò)誤，而形成的一種晶體缺陷。屬于線缺陷，是四種缺陷之一；3、位錯(cuò)的基本參量：2、位錯(cuò)是連續(xù)介質(zhì)中已滑移和未滑移區(qū)的邊界（指滑移位錯(cuò)，本章介紹的就是滑移位錯(cuò)）；位錯(cuò)線柏氏矢量滑移面位錯(cuò)密度劇烈變形金屬：充分退火金屬：精制超純半導(dǎo)體：第一節(jié)位錯(cuò)的概念晶體中的缺陷\包含位錯(cuò)的柏氏回路.spl晶體中的缺陷\位錯(cuò)柏矢量的確定.spl第5頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察a)刃型位錯(cuò)；b)刃型位錯(cuò)處形成的圓錐形坑c)螺型位錯(cuò)；d)螺型位錯(cuò)處形成的螺型坑第6頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察位錯(cuò)露頭第一節(jié)位錯(cuò)的概念第7頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察鎢單晶粒表面形成的腐蝕坑第8頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察刃型位錯(cuò)組成的對(duì)稱純傾斜晶界a)兩個(gè)鍺晶粒晶界處蝕坑（坑間距相等）；b)圖a)中蝕坑的形成示意圖第9頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察A處位錯(cuò)在每次腐蝕處理后沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)，而是形成了一個(gè)較大的金字塔型蝕坑。B處三個(gè)蝕坑展示的位錯(cuò)在每次腐蝕處理后發(fā)生了移動(dòng)，位錯(cuò)移動(dòng)后的腐蝕坑形成了一個(gè)平底坑。氟化鋁晶粒表面三次腐蝕形成的蝕坑第10頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察超導(dǎo)氧化物中位錯(cuò)端視的高分辨電子顯微像和過(guò)濾像第一節(jié)位錯(cuò)的概念第11頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察每條黑線表示一條位錯(cuò)。在200nm厚的薄膜中，位錯(cuò)從頂部拓展到底部。該圖給出了位錯(cuò)在薄膜中的分布，并給出了位錯(cuò)三維排列的投影圖。兩列平行位錯(cuò)透射電子顯微圖第12頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察電子顯微鏡下觀察到的位錯(cuò)線（50,000X）第一節(jié)位錯(cuò)的概念第13頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察碳素結(jié)構(gòu)鋼中位錯(cuò)組態(tài)第一節(jié)位錯(cuò)的概念第14頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察位錯(cuò)環(huán)及蜷線位錯(cuò)第一節(jié)位錯(cuò)的概念第15頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（利用g.b=0方法）三、位錯(cuò)觀察位錯(cuò)的布氏矢量的確定第16頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察第一節(jié)位錯(cuò)的概念第17頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察不銹鋼中沉淀相附近的位錯(cuò)纏結(jié)第一節(jié)位錯(cuò)的概念第18頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察NiAl中的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)第一節(jié)位錯(cuò)的概念第19頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察不同預(yù)拉伸變形后位錯(cuò)組態(tài)第一節(jié)位錯(cuò)的概念第20頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察α/γ雙相不銹鋼中的顯微結(jié)構(gòu)第一節(jié)位錯(cuò)的概念第21頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察擠壓棒材中的晶粒形態(tài)第一節(jié)位錯(cuò)的概念第22頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)觀察第一節(jié)位錯(cuò)的概念正在“搭建”晶界的位錯(cuò)第23頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)第24頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、刃型位錯(cuò)第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)

幾何性質(zhì)有一定寬度有一定方向性有一定畸變場(chǎng)：刃型位錯(cuò)的特點(diǎn)：位錯(cuò)線與柏氏矢量相互垂直，即，且有正負(fù)之分。呈面對(duì)稱，即半原子面為對(duì)稱面；定義——在上半部為正刃型位錯(cuò)，表示為在下半部為負(fù)刃型位錯(cuò)，表示為T(mén)第25頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)

2.運(yùn)動(dòng)特性5.可動(dòng)性大?；频奶攸c(diǎn)1.在什么樣的力作用下才能運(yùn)動(dòng)？2.位錯(cuò)如何運(yùn)動(dòng)？3.晶體如何變形？4.有固定滑移面；3.運(yùn)動(dòng)方向垂直于滑移面。攀移的特點(diǎn)1.必須在正應(yīng)力作用下進(jìn)行；2.需要原子擴(kuò)散；一、刃型位錯(cuò)第26頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、螺型位錯(cuò)第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)

螺型位錯(cuò)的特點(diǎn)在于，其位錯(cuò)線平行于柏氏矢量，即。幾何性質(zhì)形狀是一條直線；屬于軸對(duì)稱畸變：位錯(cuò)線的位置：有左螺和右螺之分：與相同為右螺，反之為左螺。第27頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)

2.運(yùn)動(dòng)方式滑移的產(chǎn)生：

二、螺型位錯(cuò)如果每個(gè)原子都移動(dòng)1/4位置，則位錯(cuò)線左移，逐步實(shí)現(xiàn)整體滑移；滑移產(chǎn)生的條件：1.必須是切應(yīng)力；2.必須平行于；3.無(wú)固定滑移面。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1.運(yùn)動(dòng)方向垂直于作用力方向；2.變形方向與作用力方向一致。第28頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)

三、混合型位錯(cuò)幾何性質(zhì)混合位錯(cuò)線的形狀是任意形狀的空間曲線。一般分析方法是：把柏氏矢量分解位錯(cuò)線分解2.運(yùn)動(dòng)特性有固定滑移面：因?yàn)橛腥行臀诲e(cuò)分量；可動(dòng)性介于刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)之間。第29頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)

三、位錯(cuò)環(huán)平面位錯(cuò)環(huán)特點(diǎn)是柏氏矢量與位錯(cuò)環(huán)在同一平面內(nèi)。在有外力作用時(shí)，位錯(cuò)環(huán)可以存在；當(dāng)無(wú)外力作用時(shí)，位錯(cuò)環(huán)趨于消失。為什么？在外力作用下，位錯(cuò)環(huán)應(yīng)如何運(yùn)動(dòng)？位錯(cuò)環(huán)是由正、負(fù)純?nèi)行臀诲e(cuò)，左、右純螺型位錯(cuò)和混合為錯(cuò)構(gòu)成；第30頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)位錯(cuò)的分類及基本性質(zhì)

2.純?nèi)行屠庵诲e(cuò)環(huán)三、位錯(cuò)環(huán)特點(diǎn)是柏氏矢量垂直于與位錯(cuò)環(huán)不在同一平面，位錯(cuò)環(huán)只能沿著所在柱面運(yùn)動(dòng)。在材料中觀察到的位錯(cuò)環(huán)通常都是棱柱位錯(cuò)環(huán)第31頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二課堂作業(yè)（一）1、畫(huà)一個(gè)圓形位錯(cuò)環(huán)，并在這個(gè)平面上任意劃出它的柏氏矢量及位線的方向，據(jù)此指出位錯(cuò)環(huán)各線段的性質(zhì)，注意指明刃型位錯(cuò)的正負(fù)及螺型位錯(cuò)的左右？2、某晶體中一條柏氏矢量為的位錯(cuò)線，位錯(cuò)的一端位于晶體表面，另一端和兩條位錯(cuò)線相連接。其中一條的柏矢量為，求另一條位錯(cuò)線的柏氏矢量。第32頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)第33頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、引言第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)1.討論位錯(cuò)彈性性質(zhì)的意義2.位錯(cuò)彈性性質(zhì)描述→建立模型，做到定量描述。建立模型步驟：“建模是一種能力，而且，想創(chuàng)造出高水平的成果，必須具備這樣的能力?！迸囵B(yǎng)建模能力——一個(gè)最有效的辦法就是學(xué)習(xí)別人是如何做的。建立物理模型;對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，以便于數(shù)學(xué)處理；進(jìn)行合理的、必要的假設(shè)；利用數(shù)學(xué)、力學(xué)知識(shí)，建立數(shù)學(xué)模型。所以，這里介紹位錯(cuò)的彈性性質(zhì)，一方面是為了使我們了解這些性質(zhì)的特點(diǎn)，另一方面是學(xué)習(xí)前人建立數(shù)學(xué)模型的方法。第34頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)一、引言；3.位錯(cuò)的彈性性質(zhì)包括哪些？應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)；彈性應(yīng)變能；線張力；應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)的描述——應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)都分別有九個(gè)分量，其中有六個(gè)分量是獨(dú)立的。第35頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)一、引言復(fù)雜條件下應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系的求解——一般先求出位移場(chǎng)：再根據(jù)廣義虎克定律：－工程應(yīng)變進(jìn)一步求出應(yīng)變場(chǎng)：第36頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)1.螺型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)（1）假設(shè)：（2）建立一個(gè)可以進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的物理模型：建立坐標(biāo)系，在距中心r處取一個(gè)小殼體，然后展開(kāi)如圖所示。（3）求表達(dá)式：把晶體視作各向同性的連續(xù)介質(zhì)；認(rèn)為研究對(duì)象是無(wú)限大連續(xù)介質(zhì)中的位錯(cuò)。第37頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)對(duì)于直角坐標(biāo)系：進(jìn)一步求出應(yīng)力場(chǎng)：1.螺型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)二、位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)第38頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)1.螺型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)二、位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)對(duì)于柱坐標(biāo)系：工程應(yīng)變：工程應(yīng)力：應(yīng)變張量：由于位錯(cuò)只發(fā)生在Z方向，其余方向上的應(yīng)力和應(yīng)變分量均為零：螺型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)有如下特點(diǎn)：相應(yīng)的應(yīng)變分量：無(wú)關(guān)，所以總是軸對(duì)稱的；應(yīng)力和應(yīng)變均與只有切應(yīng)力，沒(méi)有正應(yīng)力；應(yīng)力和應(yīng)變的大小與r成反比，屬于長(zhǎng)程應(yīng)力場(chǎng)。第39頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)2.刃型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)二、位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)（1）假設(shè)：把晶體視作各向同性的無(wú)限大連續(xù)介質(zhì)；認(rèn)為研究對(duì)象是直線刃型位錯(cuò)。（2）建立一個(gè)可以進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的物理模型：（3）求表達(dá)式：建立坐標(biāo)系：取Z軸與位錯(cuò)線重合，X軸平行于滑移面，Y軸平行于半原子面。滿足平面應(yīng)變條件。位移場(chǎng)：第40頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)可以推導(dǎo)出：對(duì)于柱坐標(biāo)系：2.刃型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)二、位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)第41頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.刃型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)二、位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)第42頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)2.刃型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)二、位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)刃型位錯(cuò)彈性應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)的特點(diǎn)是：最大切應(yīng)力在滑移面上（y＝0）：屬于長(zhǎng)程應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng):應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)均具有面對(duì)稱性；刃型位錯(cuò)線周?chē)扔姓龖?yīng)力分量，又有切應(yīng)力分量；3.混合型位錯(cuò)的應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)但是要記?。喝魏挝诲e(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)都具有長(zhǎng)程性！混合型位錯(cuò)應(yīng)力－應(yīng)變場(chǎng)是刃型位錯(cuò)分量和螺型位錯(cuò)分量的疊加，計(jì)算較為復(fù)雜。第43頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)

位錯(cuò)彈性應(yīng)變能：位錯(cuò)應(yīng)變能定量表達(dá)的意義在于：如何求應(yīng)力場(chǎng)？線張力的求解；再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力的研究；位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力。位錯(cuò)彈性應(yīng)變能的計(jì)算：對(duì)于只有切應(yīng)力和切應(yīng)變的能量體，其單位體積的能量（能量密度）為：——張量計(jì)量第44頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)1.螺型位錯(cuò)三、位錯(cuò)的應(yīng)變能第45頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1.螺型位錯(cuò)解：?jiǎn)卧w的體積：?jiǎn)卧w的能量：能量密度：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度位錯(cuò)線上的能量：三、位錯(cuò)的應(yīng)變能一般來(lái)說(shuō)※當(dāng)晶體中位錯(cuò)密度較高時(shí)，位錯(cuò)之間會(huì)產(chǎn)生交互作用。此時(shí)，R取位錯(cuò)平均間距的一半。R為晶粒半徑第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)第46頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第47頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)2.刃型位錯(cuò)三、位錯(cuò)的應(yīng)變能解：（1）考慮到作用力為切應(yīng)力：一般取，則，所以，（2）在任意x=r處取小單元面，其面積為：（3）此時(shí)的柏氏矢量b為則整個(gè)面移動(dòng)b時(shí)需外力做功：當(dāng)兩個(gè)面相互移動(dòng)時(shí)，所做的功為：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能為：第48頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)3.混合位錯(cuò)三、位錯(cuò)的應(yīng)變能混合位錯(cuò)的自能介于刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)之間：（1）由此可以引出一個(gè)重要的法則——Frank法則：若則柏氏矢量為的位錯(cuò)就會(huì)發(fā)生分解。（2）隨著R值的增大，r0值的減小，混合位錯(cuò)自能增大。一般取r0=1.5b，R為晶粒直徑或位錯(cuò)平均間距的一半。（3）一般取，則，所以，。第49頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二四、位錯(cuò)的線張力第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)因?yàn)槲诲e(cuò)有自能，總有向里縮的趨勢(shì)。這種趨勢(shì)就是位錯(cuò)的線張力。位錯(cuò)線張力：如何求出線張力？——虛功原理！注意：位錯(cuò)線張力的求法和表達(dá)方式與表面張力有何區(qū)別？參考一下《物理化學(xué)》）第50頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)1.直線位錯(cuò)的線張力四、位錯(cuò)的線張力假設(shè)：（1）有一直線位錯(cuò)，線張力為T(mén)；（2）位錯(cuò)線在大小與T相等的外力作用下伸長(zhǎng)；外力做功為：解：對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)而言，外力所做的功等于其內(nèi)能的增量。而系統(tǒng)能量增加值為：即對(duì)于一個(gè)直線位錯(cuò)而言，其線張力等于單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線的自能。第51頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.曲線位錯(cuò)的線張力四、位錯(cuò)的線張力假設(shè)：（1）有一曲線位錯(cuò)的波長(zhǎng)為；（2）曲線的線張力為T(mén)；（3）與直線位錯(cuò)相比，曲線位錯(cuò)的長(zhǎng)度增加了；解：在范圍內(nèi)，位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能為：——近處彎曲起作用；在范圍內(nèi)，位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能為：——遠(yuǎn)處彎曲不起作用；一般認(rèn)為：一般取：第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)第52頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.位錯(cuò)的回復(fù)力四、位錯(cuò)的線張力有一段位錯(cuò)線AB，長(zhǎng)度為ds；在外力作用下變成了弧線，對(duì)應(yīng)的半徑為r；圓弧的角度為；指一段彎曲的位錯(cuò)線總是由回復(fù)成直線的趨勢(shì)位錯(cuò)的線張力為T(mén)；回復(fù)力的大?。考僭O(shè)：解：求：說(shuō)明要使位錯(cuò)線弓彎成半徑為r的弧線，所需要施加的外力為；即一個(gè)半徑為r的弧線位錯(cuò)，總有回復(fù)成直線的趨勢(shì)，回復(fù)力的大小為；說(shuō)明弧線半徑越小，回復(fù)力就越大。？使長(zhǎng)度為L(zhǎng)的位錯(cuò)線彎曲的最大阻力是多少？第三節(jié)位錯(cuò)的彈性性質(zhì)第53頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力第54頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、作用在刃型位錯(cuò)上的力第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力1.滑移力作用在晶體上的力可能有九個(gè)分量。我們要判斷哪個(gè)分量會(huì)產(chǎn)生滑移：第55頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力1.滑移力一、作用在刃型位錯(cuò)上的力經(jīng)判斷，只有滿足條件，而且在的作用下，位錯(cuò)線將沿著X軸正向運(yùn)動(dòng)。假設(shè)：在作用下位錯(cuò)線沿著X軸正向移動(dòng)了dx距離，則塑性變形功為：一定要記住，談到作用在位錯(cuò)線上的力時(shí)，是指在單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線上的力。假設(shè)：作用在位錯(cuò)線上的力使位錯(cuò)移動(dòng)了距離dx則其所做的功為：—這樣一塊面積上產(chǎn)生的變形效果?！喈?dāng)于作用在這個(gè)面積上的外力；—位錯(cuò)線掃過(guò)的面積；力具有方向性：取與X軸同向?yàn)檎?；取正刃型位錯(cuò)為正值。第56頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力2.攀移力一、作用在刃型位錯(cuò)上的力所以，在一個(gè)應(yīng)力場(chǎng)中，直線刃型位錯(cuò)所受的力為：起作用：只有的作用下，則向下攀移；如果是正的的作用下，則向上攀移；如果是負(fù)的第57頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力二、作用在螺型位錯(cuò)上的力首先強(qiáng)調(diào)——左螺位錯(cuò)：柏氏矢量為負(fù)，外力與Z軸正向一致時(shí)，位錯(cuò)線向左運(yùn)動(dòng)；右螺位錯(cuò)：柏氏矢量為正，外力與Z軸正向一致時(shí)，位錯(cuò)線向右運(yùn)動(dòng)；第58頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力二、作用在混合位錯(cuò)上的力1.直線型和螺型分量：將柏氏矢量分解為刃型分量2.曲線型一般采用Peach-Koehler公式來(lái)表示：t為任意一點(diǎn)位錯(cuò)線的切向矢量:第59頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二作用在位錯(cuò)線上力的總體特點(diǎn)第四節(jié)作用在位錯(cuò)線上的力問(wèn)題1：位錯(cuò)線的回復(fù)力如何求解？在數(shù)值上等于;既可以是滑移力，也可以是攀移力；的方向既可以平行于滑移面，也可以垂直于滑移面，但都必須垂直于位錯(cuò)線。問(wèn)題2：位錯(cuò)線在不同的彎曲階段的形狀如何？位錯(cuò)各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)當(dāng)相同，但同時(shí)又受到端點(diǎn)的約束，因而，在釘扎點(diǎn)處附近的彎曲較大（Frank－Read源）。第60頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力第61頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、平行螺型位錯(cuò)之間的作用力第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力說(shuō)明兩個(gè)螺位錯(cuò)之間的作用力與距離r成反比，且同號(hào)相斥，異號(hào)相吸S1給出應(yīng)力場(chǎng)：設(shè)有S1和S2兩個(gè)螺型位錯(cuò)。第62頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力二、平行刃型位錯(cuò)之間的作用力b1給出應(yīng)力場(chǎng)：設(shè)有b1和b2兩個(gè)刃型位錯(cuò)。第63頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力二、平行刃型位錯(cuò)之間的作用力滑移力：攀移力：同號(hào)攀移力異號(hào)滑移力同號(hào)刃型位錯(cuò)易于沿垂直線排列；同號(hào)滑移力異號(hào)刃型位錯(cuò)易于沿45°線排列；第64頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力二、平行刃型位錯(cuò)之間的作用力第65頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、平行刃型位錯(cuò)之間的作用力條件：有兩個(gè)豎直排列的同號(hào)刃型位錯(cuò)，間距為L(zhǎng)；有同類型的刃型位錯(cuò)欲從這兩個(gè)位錯(cuò)中間穿過(guò)；求：位錯(cuò)間彈性交互作用對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力有多大？解：應(yīng)用公式——（1）滑動(dòng)位錯(cuò)從遠(yuǎn)處滑向位錯(cuò)對(duì)中間時(shí)：x＝2y時(shí)作用力最大：則兩個(gè)同號(hào)位錯(cuò)對(duì)滑動(dòng)位錯(cuò)的共同作用力為：

第66頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、平行刃型位錯(cuò)之間的作用力（2）滑動(dòng)位錯(cuò)從位錯(cuò)對(duì)中間滑向遠(yuǎn)處時(shí)：x＝0.5y時(shí)作用力最大：則兩個(gè)同號(hào)位錯(cuò)對(duì)滑動(dòng)位錯(cuò)的共同作用力為：第67頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力三、垂直螺型位錯(cuò)之間的作用力S1給出應(yīng)力場(chǎng)：因此：即同號(hào)相吸，異號(hào)相斥。第68頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力四、垂直螺型位錯(cuò)與刃型位錯(cuò)之間的作用力螺型位錯(cuò)與刃型位錯(cuò)的位錯(cuò)線相互垂直，柏氏矢量相互平行。螺型位錯(cuò)給出應(yīng)力場(chǎng)：第69頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)位錯(cuò)間的作用力四、垂直螺型位錯(cuò)與刃型位錯(cuò)之間的作用力根據(jù)Peach－Koehler公式：

即在兩個(gè)位錯(cuò)之間的交互作用力在Z向，且隨著距離的變化而變化。這樣就會(huì)導(dǎo)致位錯(cuò)線的波動(dòng)。第70頁(yè)，共76頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第六節(jié)位錯(cuò)與界面的交互作用現(xiàn)象：TEM觀察發(fā)現(xiàn)的位錯(cuò)比其它方法測(cè)定的位錯(cuò)密度??；表面附近的位錯(cuò)少，界面對(duì)位錯(cuò)