線缺陷面缺陷

線缺陷面缺陷第1頁(yè)/共44頁(yè)τm=104~105MPa實(shí)際金屬單晶：切變強(qiáng)度值間的巨大差異，使人們認(rèn)識(shí)到:一般金屬理論切變強(qiáng)度：

1~10MPa晶體的滑移也并非剛性同步實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)并非理想完整第2頁(yè)/共44頁(yè)τττ1934年

Taylor、Polanyi、Orowan三人幾乎同時(shí)提出晶體中位錯(cuò)的模型。第3頁(yè)/共44頁(yè)2.相比于剛性滑移，小距離的彈性偏移

容易實(shí)現(xiàn)。實(shí)測(cè)臨界切應(yīng)力低的原因？位錯(cuò)附近的原子因錯(cuò)排而能量較高，容易運(yùn)動(dòng)；第4頁(yè)/共44頁(yè)透射電鏡下觀察到的位錯(cuò)線1956年，晶體錯(cuò)位被實(shí)驗(yàn)觀察所證實(shí)，

位錯(cuò)理論得到廣泛接受。第5頁(yè)/共44頁(yè)3.3.2位錯(cuò)的類(lèi)型及性質(zhì)根據(jù)原子的滑移方向和位錯(cuò)線取向的幾何特征，位錯(cuò)可分為：刃位錯(cuò)螺位錯(cuò)混合位錯(cuò)一、位錯(cuò)的類(lèi)型第6頁(yè)/共44頁(yè)刃型位錯(cuò)（edgedislocation）滑移面：ABCD半原子面：EFGH位錯(cuò)線：EF第7頁(yè)/共44頁(yè)EF線猶如砍入晶體的一把刀的刀刃EF,晶體已滑移部分和未滑移部分的交線位錯(cuò)線:刃位錯(cuò):第8頁(yè)/共44頁(yè)（1）正刃型位錯(cuò):分類(lèi)：半原子面在滑移面上方.用“┴”表示第9頁(yè)/共44頁(yè)半個(gè)原子面在滑移面下方.（2）負(fù)刃型位錯(cuò):用“┬”表示。第10頁(yè)/共44頁(yè)2.螺型位錯(cuò)ABCDBC線以右為已滑移區(qū)，以左為未滑移區(qū)。第11頁(yè)/共44頁(yè)螺形位錯(cuò)示意圖BC線兩側(cè)的上下兩層原子都偏離了平衡位置，圍繞著B(niǎo)C連成了一個(gè)螺旋線.第12頁(yè)/共44頁(yè)分類(lèi)：拇指:螺旋面前進(jìn)方向其余:螺旋面旋轉(zhuǎn)方向左旋:右旋:被BC線所貫穿的平行晶面變成以BC線為軸的螺旋面。右手法則左手法則第13頁(yè)/共44頁(yè)二、位錯(cuò)的性質(zhì)2.位錯(cuò)不能中斷于晶體內(nèi)部。位錯(cuò)及畸變區(qū)是一條半徑為3～4個(gè)原子間距的管道；在表面露頭；終止于晶界和相界；與其他位錯(cuò)相交；自行封閉成環(huán)。1.形狀：不一定是直線第14頁(yè)/共44頁(yè)3.3.3位錯(cuò)的表征--柏氏矢量1.柏氏矢量的物理意義柏氏矢量，b，反映由位錯(cuò)引起的點(diǎn)陣畸變大小的物理量。（b越大，位錯(cuò)周?chē)狞c(diǎn)陣畸變?cè)絿?yán)重）第15頁(yè)/共44頁(yè)2.柏氏矢量的確定方法按右手法則做柏氏回路。（1）先確定位錯(cuò)的方向，（一般規(guī)定位錯(cuò)線垂直紙面時(shí)，由紙面向外為正）第16頁(yè)/共44頁(yè)MNOPQ（2）在實(shí)際晶體中，避開(kāi)位錯(cuò)附近的嚴(yán)重畸變區(qū)作一閉合回路，回路每一步連結(jié)相鄰原子。刃型位錯(cuò)柏氏矢量的確定(a)有位錯(cuò)的晶體第17頁(yè)/共44頁(yè)MNOPQMNOPQ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（3）按同樣方法在完整晶體中做回路。第18頁(yè)/共44頁(yè)MNOPQMNOPQ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（4）這時(shí)終點(diǎn)

和起點(diǎn)不重合，由終點(diǎn)到起點(diǎn)

引一矢量QM，即柏氏矢量b。柏氏矢量第19頁(yè)/共44頁(yè)螺型位錯(cuò)柏氏矢量的確定(a)有位錯(cuò)的晶體(b)完整晶體柏氏矢量第20頁(yè)/共44頁(yè)螺型位錯(cuò)3.柏氏矢量b的特征

b與起點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān);與路徑也無(wú)關(guān)。(一根不可分叉的任何形狀的位錯(cuò)只有一個(gè)b)

b具有守恒性。利用b與位錯(cuò)線t的關(guān)系,可判定位錯(cuò)類(lèi)型。b∥tb⊥t刃型位錯(cuò)第21頁(yè)/共44頁(yè)3.3.4位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)一、位錯(cuò)的易動(dòng)性位錯(cuò)為什么易動(dòng)？毛毛蟲(chóng)爬行第22頁(yè)/共44頁(yè)二、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的方式1.滑移：位錯(cuò)沿滑移面的移動(dòng)。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到晶體表面時(shí)，整個(gè)上半部晶體相對(duì)下半部刃型位錯(cuò)的滑移移動(dòng)了一個(gè)柏氏矢量。第23頁(yè)/共44頁(yè)2.晶體滑移方向與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向一致。特征：刃型位錯(cuò)的滑移1.刃型位錯(cuò)滑移面唯一；（螺位錯(cuò)可有多個(gè)滑移面）第24頁(yè)/共44頁(yè)一.位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系？位錯(cuò)沿原子密排面及密排方向的運(yùn)動(dòng)最容易。原子排列最緊密地平面被認(rèn)為是滑移面，最密排方向被認(rèn)為是滑移方向。第25頁(yè)/共44頁(yè)第26頁(yè)/共44頁(yè)2.攀移：刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面方向上的運(yùn)動(dòng)。分類(lèi)：正攀移——原子面上移，空位加入空位運(yùn)動(dòng)引起的攀移（正攀移）第27頁(yè)/共44頁(yè)間隙原子運(yùn)動(dòng)引起的攀移（負(fù)）負(fù)攀移——原子面下移，原子加入第28頁(yè)/共44頁(yè)多余半原子面通過(guò)空位（原子）擴(kuò)散而縮短(或伸長(zhǎng))。2.所需能量不同，位錯(cuò)攀移的實(shí)質(zhì)：滑移與攀移的區(qū)別：3.螺型位錯(cuò)沒(méi)有攀移運(yùn)動(dòng)。1.運(yùn)動(dòng)方向不同；（平行/垂直于滑移面）攀移需要更大的能量；？第29頁(yè)/共44頁(yè)3.4面缺陷特定表面上晶體的平移對(duì)稱(chēng)性終止或間斷。

材料的表面

晶界相界第30頁(yè)/共44頁(yè)3.4.1晶體的表面表面原子的另一側(cè)無(wú)固體中原子的鍵合，配位數(shù)少,有空懸的化學(xué)鍵。表面懸空鍵：石墨烯片層示意圖第31頁(yè)/共44頁(yè)體相原子表面原子懸空鍵懸空鍵的存在，導(dǎo)致表面原子偏離正常位置，并影響鄰近的幾層原子，造成點(diǎn)陣畸變，使其能量高于晶體內(nèi)部。表面懸空鍵對(duì)晶體的影響：第32頁(yè)/共44頁(yè)晶體表面單位面積能量的增加。（比）表面能：表面能具有各向異性嗎？原因？體相原子表面原子懸空鍵第33頁(yè)/共44頁(yè)表面具有易吸附性體相原子表面原子懸空鍵納米材料催化…

團(tuán)聚?第34頁(yè)/共44頁(yè)3.4.2晶界晶體結(jié)構(gòu)相同空間取向不同晶界兩側(cè)晶粒關(guān)系:第35頁(yè)/共44頁(yè)一.晶界的結(jié)構(gòu)根據(jù)相鄰晶粒的位向差，分為小角度晶界大角度晶界共格界面(特殊)第36頁(yè)/共44頁(yè)小角度晶界基本上由一系列刃位錯(cuò)組成。1.小角度晶界θ

小角度晶界示意圖相鄰晶粒位向差θ很小，一般小于10

。結(jié)構(gòu)：晶界中位錯(cuò)排列越密，則位向差愈大。

特點(diǎn)：第37頁(yè)/共44頁(yè)相鄰晶粒位向差較大，一般大于10。2.大角度晶界大角度晶界示意圖不能用位錯(cuò)模型，關(guān)于大角度晶界的結(jié)構(gòu)說(shuō)法不一。結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：晶界可視為2—3(5)個(gè)原子的過(guò)渡層。第38頁(yè)/共44頁(yè)晶界部分的原子排列盡管有其規(guī)律，但排列復(fù)雜，暫以相對(duì)無(wú)序來(lái)理解。第39頁(yè)/共44頁(yè)共格界面

有輕微錯(cuò)配的共格界面MgO中(310)攣生面形成的取向差為36.8°的共格晶界共格孿晶界與非共格孿晶界界面上兩側(cè)晶體的某晶面具有相同的原子排列，例如同一族的不同晶面。第40頁(yè)/共44頁(yè)晶界上的原子同時(shí)位于兩個(gè)晶體點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)上，為兩