實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)

實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)第一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

4.1實(shí)際晶體中位錯(cuò)的分類(lèi)

簡(jiǎn)單立方晶體中位錯(cuò)的柏氏矢量b總是等于點(diǎn)陣矢量。但實(shí)際晶體中，位錯(cuò)的柏氏矢量b除了等于點(diǎn)陣矢量外，還可能小于或大于點(diǎn)陣矢量。通常把柏氏矢量等于單位點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)稱(chēng)為“單位位錯(cuò)”；把柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量或其整數(shù)倍的位錯(cuò)稱(chēng)為“全位錯(cuò)”，全位錯(cuò)滑移后晶體原子排列不變；把柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量整數(shù)倍的位錯(cuò)稱(chēng)為“不全位錯(cuò)”，不全位錯(cuò)滑移后原子排列規(guī)律發(fā)生變化。第二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，位錯(cuò)的柏氏矢量不能是任意的，它要符合晶體的結(jié)構(gòu)條件和能量條件。晶體的結(jié)構(gòu)條件是指柏氏矢量必須連接一個(gè)原子平衡位置到另一平衡位置。從能量條件看，由于位錯(cuò)能量正比于b2，b越小越穩(wěn)定，即單位位錯(cuò)是最穩(wěn)定的位錯(cuò)。柏氏矢量b的大小和方向用b=C[uvw]表示，其中：C為常數(shù)，[uvw]為柏氏矢量的方向，柏氏矢量的大小為：。表4.1給出典型晶體結(jié)構(gòu)中，單位位錯(cuò)的柏氏矢量及其大小和方向。4.2實(shí)際晶體中位錯(cuò)的柏氏矢量第三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二表4.1典型晶體結(jié)構(gòu)中單位位錯(cuò)的柏氏矢量第四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

位錯(cuò)反應(yīng)就是位錯(cuò)的合并(Merging)與分解(Dissociation)，即晶體中不同柏氏矢量的位錯(cuò)線(xiàn)合并為一條位錯(cuò)線(xiàn)或一條位錯(cuò)線(xiàn)分解成兩條或多條柏氏矢量不同的位錯(cuò)線(xiàn)。位錯(cuò)使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變，柏氏矢量是反映位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變總和的參數(shù)。因此，位錯(cuò)的合并實(shí)際上是晶體中同一區(qū)域兩個(gè)或多個(gè)畸變的疊加，位錯(cuò)的分解是晶體內(nèi)某一區(qū)域具有一個(gè)較集中的畸變，松弛為兩個(gè)或多個(gè)畸變。4.3位錯(cuò)反應(yīng)(DislocationReaction)第五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二A幾何條件根據(jù)柏氏矢量的守恒性，反應(yīng)后諸位錯(cuò)的柏氏矢量之和應(yīng)等于反應(yīng)前諸位錯(cuò)的柏氏矢量之和，即（4-1）B能量條件從能量角度要求，位錯(cuò)反應(yīng)必須是一個(gè)伴隨著能量降低的過(guò)程。由于位錯(cuò)的能量正比于其柏氏矢量的平方，所以，反應(yīng)后各位錯(cuò)的能量之和應(yīng)小于反應(yīng)前各位錯(cuò)的能量之和，即（4-2）

分析位錯(cuò)反應(yīng)時(shí)，一般先用幾何條件確定位錯(cuò)反應(yīng)是否可以進(jìn)行，然后再利用能量條件來(lái)判定位錯(cuò)反應(yīng)的方向。位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，取決于下列兩個(gè)條件：第六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

第七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

第八頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4面心立方晶體(Face-centeredCubicCrystal)中的位錯(cuò)4.4.1堆垛層錯(cuò)(StackingFault)圖4.1面心立方晶體中（111）面的正常堆垛第九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.1是面心立方晶體密排面（111）的正常堆垛示意圖。

在面心立方晶胞中，表示了A、B、C三個(gè)相鄰的（111）面上的原子分布。（a）、（b）、（c）三圖分別表示了A層、AB兩層及ABC三層原子面的堆垛情況。如果把原子中心投影到（111）面，可見(jiàn)三層相鄰面上的原子中心在（111）面上的投影位置并不相同，如圖4.1（c）所示。底層為A層，▼表示B層原子中心的投影位置，▲表示C層原子中心的投影位置。如果把單位晶胞(UnitCell)中通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O的（111）面上的原子，也作如上投影，那么可以看到，該面上原子中心投影位置與C層原子中心投影位置是相同的。由于晶體點(diǎn)陣的對(duì)稱(chēng)性和周期性，面心立方晶體（111）密排面上的原子在該面上的投影位置是按A、B、C三個(gè)原子面的原子投影位置進(jìn)行周期變化的?？梢杂洖椋篈BCABCA…，這就是面心立方晶體密排面的正常堆垛順序。如果用記號(hào)△表示原子面以AB、BC、CA…順序堆垛，▽表示相反的順序，如BA、AC、CB…，那么面心立方晶體密排面的正常堆垛又可以表示為：△△△△△，如圖4.1（d）所示。第十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中，密排面的正常堆垛順序有可能遭到破壞和錯(cuò)排，稱(chēng)為堆垛層錯(cuò)，簡(jiǎn)稱(chēng)層錯(cuò)。圖4.2表示面心立方晶體形成堆垛層錯(cuò)的方式。

圖4.2面心立方晶體中的堆垛層錯(cuò)（a）抽出型；（b）插入型第十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

若將正常堆垛順序變成ABC↑BCA…（即△△▽△△…），其中箭頭所指相當(dāng)于抽出一層原子面（A層），故稱(chēng)為抽出型層錯(cuò)，如圖4.2（a）所示。若在正常堆垛順序中插入一層原子面（B層），即可表示為ABC↓B↓ABC…，相當(dāng)于抽出A、C兩層，可表示為ABC↑B↑ABC…（即△△▽▽△△…），其中箭頭所指的為插入B層后所引起的二層錯(cuò)排，稱(chēng)為插入型層錯(cuò)，如圖4.2（b）所示。兩者對(duì)比可知,一個(gè)插入型層錯(cuò)相當(dāng)于兩個(gè)抽出型層錯(cuò)。第十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二形成層錯(cuò)時(shí)幾乎不產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，但它破壞了晶體的完整性和正常的周期性，使電子發(fā)生反常的衍射效應(yīng)，故使晶體的能量有所增加，這部分增加的能量稱(chēng)為堆垛層錯(cuò)能，用表示。從能量的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，晶體中出現(xiàn)層錯(cuò)的幾率與層錯(cuò)能有關(guān)，層錯(cuò)能越高，則出現(xiàn)層錯(cuò)的幾率越小。如在層錯(cuò)能很低的奧氏體不銹鋼中，?？煽吹酱罅康膶渝e(cuò)，而在層錯(cuò)能高的鋁中，就看不到層錯(cuò)。第十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4.2不全位錯(cuò)(PartialDislocation)若堆垛層錯(cuò)不是發(fā)生在晶體的整個(gè)原子面上而只是部分區(qū)域存在，那么，在層錯(cuò)與完整晶體的交界處就存在柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量的不全位錯(cuò)。在面心立方晶體中有兩種重要的不全位錯(cuò)：肖克萊（Shockley）不全位錯(cuò)和弗蘭克（Frank）不全位錯(cuò)。A肖克萊(Shockley)不全位錯(cuò)圖4.4為肖克萊不全位錯(cuò)的刃型結(jié)構(gòu)。

第十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

圖4.4面心立方晶體中的純?nèi)行托た巳R不全位錯(cuò)

上半圖是面心立方晶體的（01）面，圓圈代表前一個(gè)面上原子排列的位置，黑點(diǎn)代表后一個(gè)面上原子排列的位置。原子的連線(xiàn)看起來(lái)似乎是一個(gè)平面上的菱形，實(shí)際上是一前一后兩個(gè)平面上相鄰原子的連線(xiàn)。第十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二上半圖是面心立方晶體的（01）面，圓圈代表前一個(gè)面上原子排列的位置，黑點(diǎn)代表后一個(gè)面上原子排列的位置。原子的連線(xiàn)看起來(lái)似乎是一個(gè)平面上的菱形，實(shí)際上是一前一后兩個(gè)平面上相鄰原子的連線(xiàn)。下半圖是把上半圖中A層與C層在（111）面上作投影。分層使用了不同的符號(hào)，□代表A層，原子呈密排，▲代表緊接A層之下的C層，也是密排的。讓A層的右半部滑移至B層原子的位置，其上部的各層也跟著移動(dòng)，但滑移只限于一部分原子，即右半部原子。于是右半部的滑移面上發(fā)生了層錯(cuò)，左半部則沒(méi)有移動(dòng)，所以也沒(méi)有層錯(cuò)，在兩者的交界處發(fā)生了原子的嚴(yán)重錯(cuò)排，圖中滑移后的原子位置用虛線(xiàn)連接。圖4.4第十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二下半圖是把上半圖中A層與C層在（111）面上作投影。分層使用了不同的符號(hào)，□代表A層，原子呈密排，▲代表緊接A層之下的C層，也是密排的。讓A層的右半部滑移至B層原子的位置，其上部的各層也跟著移動(dòng)，但滑移只限于一部分原子，即右半部原子。于是右半部的滑移面上發(fā)生了層錯(cuò)，左半部則沒(méi)有移動(dòng)，所以也沒(méi)有層錯(cuò)，在兩者的交界處發(fā)生了原子的嚴(yán)重錯(cuò)排，圖中滑移后的原子位置用虛線(xiàn)連接。圖4.4面心立方晶體中的純?nèi)行托た巳R不全位錯(cuò)第十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二不全位錯(cuò)可以認(rèn)為就在上半部的圖中的A層上的兩個(gè)星號(hào)之間，此時(shí)在下半圖上看到對(duì)應(yīng)的滑移后的A層原子位置，在用虛線(xiàn)連接起來(lái)的六角形中，越接近位錯(cuò)的部分畸變?cè)酱?。第十八?yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

上半圖中左邊的晶體按ABCABC…正常順序堆垛，而右邊晶體是按ABCBCAB…順序堆垛，即有層錯(cuò)存在，層錯(cuò)與完整晶體的邊界就是肖克萊位錯(cuò)，它位于一個(gè)平面上。圖中下半部的右上角處的箭頭符號(hào)即為不全位錯(cuò)的柏氏矢量，它與位錯(cuò)線(xiàn)互相垂直，因此它是純?nèi)行偷男た巳R不全位錯(cuò)。第十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

不全位錯(cuò)可以認(rèn)為就在上半部的圖中的A層上的兩個(gè)星號(hào)之間，此時(shí)在下半圖上看到對(duì)應(yīng)的滑移后的A層原子位置，在用虛線(xiàn)連接起來(lái)的六角形中，越接近位錯(cuò)的部分畸變?cè)酱蟆Ｉ习雸D中左邊的晶體按ABCABC…正常順序堆垛，而右邊晶體是按ABCBCAB…順序堆垛，即有層錯(cuò)存在，層錯(cuò)與完整晶體的邊界就是肖克萊位錯(cuò)，它位于一個(gè)平面上。圖中下半部的右上角處的箭頭符號(hào)即為不全位錯(cuò)的柏氏矢量，它與位錯(cuò)線(xiàn)互相垂直，因此它是純?nèi)行偷男た巳R不全位錯(cuò)。圖4.4第二十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二根據(jù)其柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)的夾角關(guān)系，它既可以是純?nèi)行偷?，也可以是純螺型的，?jiàn)圖4.5。圖4.5面心立方晶體中的純螺型肖克萊不全位錯(cuò)實(shí)線(xiàn)相連的位置代表滑移前的位置，虛線(xiàn)相連的代表滑移后的位置，滑移只在圖中下半部進(jìn)行，交界區(qū)域則是一段純螺型的肖克萊不全位錯(cuò)。第二十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二肖克萊位錯(cuò)還可以是混合型的，見(jiàn)圖4.6。圖4.6面心立方晶體中的混合型肖克萊不全位錯(cuò)肖克萊不全位錯(cuò)可以在其所在的{111}面上滑移，滑移的結(jié)果使層錯(cuò)擴(kuò)大或縮小，但是即使是純?nèi)行偷男た巳R不全位錯(cuò)也不能攀移，這是因?yàn)樗写_定的層錯(cuò)相聯(lián)，若進(jìn)行攀移，勢(shì)必離開(kāi)此層錯(cuò)面，故不可能進(jìn)行。第二十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二B弗蘭克(Frank)不全位錯(cuò)圖4.7為抽出半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)。抽去B層的右邊一部分而讓其上面的C層垂直落下來(lái)，由于B層的右邊部分抽去而左邊部分沒(méi)有抽去，靠近層錯(cuò)的邊沿位置的原子畸變大，但遠(yuǎn)離邊沿的原子由于垂直落下，故原子排列雖發(fā)生層錯(cuò)，但仍處于密排位置，并不發(fā)生畸變。這些畸變處的原子即組成不全位錯(cuò)。圖4.7抽出半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)第二十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.8插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)圖4.8為插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯(cuò)。在右半部的A、B層之間插入一部分C層原子，構(gòu)成不全位錯(cuò)。第二十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

與抽出型層錯(cuò)相聯(lián)系的不全位錯(cuò)稱(chēng)為負(fù)弗蘭克不全位錯(cuò)，而與插入型層錯(cuò)相聯(lián)系的不全位錯(cuò)稱(chēng)為正弗蘭克不全位錯(cuò)。它們的柏氏矢量都屬于，且都垂直于層錯(cuò)面{111}，但方向相反。弗蘭克不全位錯(cuò)屬純?nèi)行臀诲e(cuò)，這種位錯(cuò)不能在滑移面上進(jìn)行滑移運(yùn)動(dòng)，否則將使其離開(kāi)所在的層錯(cuò)面，但能通過(guò)點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)沿層錯(cuò)面進(jìn)行攀移，使層錯(cuò)面擴(kuò)大或縮小，所以弗蘭克不全位錯(cuò)又稱(chēng)不滑動(dòng)位錯(cuò)或固定位錯(cuò)，而肖克萊不全位錯(cuò)則屬于可動(dòng)位錯(cuò)。第二十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二C兩種不全位錯(cuò)的特征

不全位錯(cuò)的一個(gè)重要特征就是它的柏氏矢量。求不全位錯(cuò)的柏氏矢量方法和求全位錯(cuò)的柏氏矢量方法相似。首先，設(shè)定一個(gè)位錯(cuò)線(xiàn)的方向，如從紙后走向紙面。然后，環(huán)繞這個(gè)不全位錯(cuò)做一個(gè)柏氏回路，回路的方向服從右手螺旋法則。但必須注意不全位錯(cuò)所在晶體中的回路必須從堆垛層錯(cuò)上出發(fā)，而在全位錯(cuò)的晶體中的回路卻可以從任何點(diǎn)出發(fā)，只要不碰到缺陷即可。

第二十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

圖4.9為肖克萊不全位錯(cuò)，可見(jiàn)作為參考的完整晶體的回路的最后一步，就是肖克萊位錯(cuò)的柏氏矢量。肖克萊位錯(cuò)的矢量方向只與滑移面的上半晶體受壓或受張情況有關(guān)，而與層錯(cuò)位于位錯(cuò)線(xiàn)之左或之右無(wú)關(guān)。圖4.9肖克萊刃型位錯(cuò)的柏氏回路和矢量第二十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

圖4.10為正弗蘭克不全位錯(cuò)，圖中畫(huà)的是一個(gè)堆垛層錯(cuò)在位錯(cuò)線(xiàn)之右的刃型位錯(cuò)，柏氏矢量方向向下，即。若堆垛層錯(cuò)在位錯(cuò)線(xiàn)之左，則柏氏矢量方向向上，即。圖4.10正弗蘭克位錯(cuò)的柏氏回路和矢量第二十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

應(yīng)當(dāng)指出，在圖4.10的完整晶體中，柏氏回路自1走到6后，并不是把6與1直接連接起來(lái)，因?yàn)樵谟形诲e(cuò)的晶體中，6至1的連線(xiàn)與1至2的連線(xiàn)對(duì)稱(chēng)于通過(guò)1的水平線(xiàn)，所以在參考晶體中也要使6至7的連線(xiàn)和1至2的連線(xiàn)成為對(duì)稱(chēng)，于是最終的代表柏氏矢量的從7至1的閉合線(xiàn)段為垂直于水平方向的線(xiàn)。同理，也可以求得負(fù)弗蘭克位錯(cuò)的柏氏矢量。第二十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1）不全位錯(cuò)的四周不完全是完整的結(jié)構(gòu)，有一部分有層錯(cuò)；2）不全位錯(cuò)的柏氏回路必須從層錯(cuò)開(kāi)始，回路最后還要穿過(guò)層錯(cuò)；3）不全位錯(cuò)的柏氏矢量不是完整的最短點(diǎn)陣矢量；4）不全位錯(cuò)的柏氏矢量也有守恒性?？偨Y(jié)不全位錯(cuò)的柏氏矢量的特點(diǎn)如下：

兩種不全位錯(cuò)都只能在層錯(cuò)面上存在，它們的運(yùn)動(dòng)也限制在這個(gè)面上。肖克萊位錯(cuò)可以滑移，但不能攀移；弗蘭克位錯(cuò)則相反。但要注意，純螺型的肖克萊位錯(cuò)不能交滑移，只能在層錯(cuò)面上滑移。弗蘭克位錯(cuò)只有刃型的，其柏氏矢量與滑移面垂直，只能攀移，而且是在密排面上攀移，而不是垂直于密排面攀移。面心立方晶體中兩種不全位錯(cuò)的特征見(jiàn)表4.2。第三十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二表4.2面心立方晶體中兩種不全位錯(cuò)的特征第三十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4.3擴(kuò)展位錯(cuò)(ExtendedDislocation)

A湯普森（Thompson）記號(hào)如圖4.11所示，在面心立方點(diǎn)陣中取出單位晶胞的小四面體，見(jiàn)圖4.11（a）。將D取在單位晶胞的原點(diǎn)（0，0，0），A取在（1/2，1/2，0），B取在（1/2，0，1/2），C取在（0，1/2，1/2）。以A，B，C，D為頂點(diǎn)連成一個(gè)由4個(gè){111}面組成的，且其邊平行于<110>方向的四面體，這就是湯普森四面體。如果以α，β，γ，δ分別代表與A，B，C，D點(diǎn)相對(duì)面的中心，見(jiàn)圖4.11（b）。把4個(gè)面以三角形ABC為底展開(kāi)，得圖4.11（c）。

第三十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.11湯普森四面體及記號(hào)第三十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二1)四面體的4個(gè)面為{111}晶面族構(gòu)成。2)四面體的6個(gè)棱邊代表12個(gè)晶向，即為面心立方晶體中12個(gè)全位錯(cuò)的柏氏矢量。3)每個(gè)面的頂點(diǎn)與其中心的連線(xiàn)代表24個(gè)型的滑移矢量，相當(dāng)于面心立方晶體中的24個(gè)肖克萊不全位錯(cuò)的柏氏矢量。4)4個(gè)頂點(diǎn)到它所對(duì)的三角形中心點(diǎn)的連線(xiàn)代表8個(gè)型的滑移矢量，相當(dāng)于面心立方晶體中的8個(gè)弗蘭克不全位錯(cuò)的柏氏矢量。5)4個(gè)面的中心連線(xiàn)即為型的壓桿位錯(cuò)。

由圖4.11可知：第三十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

有了湯普森四面體，面心立方晶體中各類(lèi)位錯(cuò)反應(yīng)尤其是復(fù)雜的位錯(cuò)反應(yīng)都可極為簡(jiǎn)便地用相應(yīng)的湯普森記號(hào)來(lái)表達(dá)。

第三十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.12全位錯(cuò)分解示意圖

B擴(kuò)展位錯(cuò)面心立方晶體中能量最低的全位錯(cuò)是處在{111}面上的柏氏矢量為的單位位錯(cuò)。若單位位錯(cuò)在切應(yīng)力作用下沿著(111)晶面的方向滑移時(shí)，則原子從B1位置滑動(dòng)到相鄰的B2位置，需要越過(guò)A層原子的“高峰”，這需要提供較高的能量，見(jiàn)圖4.12。第三十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二但如果滑移分為兩步，先從B1位置沿A原子間的“低谷”滑移到鄰近的C位置，即；然后再由C位置滑移到B2位置，即這種滑移比較容易。顯然，第一步滑移造成了層錯(cuò)，層錯(cuò)區(qū)與正常區(qū)之間必然會(huì)形成兩個(gè)不全位錯(cuò)。也就是說(shuō)，全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成，即。第三十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二這個(gè)位錯(cuò)反應(yīng)從幾何條件和能量條件來(lái)判斷均是可行的，如下所示：幾何條件為：，能量條件為：均滿(mǎn)足，能反應(yīng)。通常把一個(gè)全位錯(cuò)分解為兩個(gè)不全位錯(cuò)，中間夾著一個(gè)堆垛層錯(cuò)的位錯(cuò)組態(tài)稱(chēng)為擴(kuò)展位錯(cuò)，圖4.13即為擴(kuò)展位錯(cuò)的示意圖。第三十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.13面心立方晶體中的擴(kuò)展位錯(cuò)

擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度d可以根據(jù)兩個(gè)肖克萊不全位錯(cuò)間的斥力與位錯(cuò)的層錯(cuò)能平衡求得：（4-3）

K一與全位錯(cuò)類(lèi)型有關(guān)的常數(shù)；一全位錯(cuò)線(xiàn)與它的柏氏矢量之間的夾角；γ一層錯(cuò)能。第三十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二由（4-3）式可知，擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度d與晶體的切變模量μ和位錯(cuò)的柏氏矢量b成正比，與單位面積層錯(cuò)能γ成反比。即層錯(cuò)能越大，擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度越小。具有面心立方結(jié)構(gòu)的不同金屬它們的層錯(cuò)能是不同的。例如，鋁的層錯(cuò)能很高，故其擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度很窄，僅1~2個(gè)原子間距，實(shí)際上可認(rèn)為鋁中不會(huì)形成擴(kuò)展位錯(cuò)；而奧氏體不銹鋼的層錯(cuò)能很低，其擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度可達(dá)十幾個(gè)原子間距。第四十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

當(dāng)一個(gè)螺型單位位錯(cuò)分解為擴(kuò)展位錯(cuò)后，由于兩個(gè)肖克萊不全位錯(cuò)不能離開(kāi)層錯(cuò)面，因而擴(kuò)展位錯(cuò)要實(shí)現(xiàn)交滑移首先必須束集成單位位錯(cuò)，然后才能進(jìn)行交滑移。

圖4.14擴(kuò)展位錯(cuò)的交滑移過(guò)程圖4.14為擴(kuò)展位錯(cuò)的交滑移過(guò)程。擴(kuò)展位錯(cuò)的束集不是在整條位錯(cuò)線(xiàn)上同時(shí)進(jìn)行，而是先在位錯(cuò)線(xiàn)上某點(diǎn)A開(kāi)始，然后擴(kuò)展成一線(xiàn)段AA′，被束集的單位位錯(cuò)進(jìn)行交滑移，并且在新的滑移面上重新擴(kuò)展，繼續(xù)滑移，逐步把擴(kuò)展位錯(cuò)轉(zhuǎn)移到新的滑移面上。第四十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二從擴(kuò)展位錯(cuò)交滑移可知，層錯(cuò)能低的金屬，擴(kuò)展位錯(cuò)寬度大，束集困難，不易交滑移；而層錯(cuò)能高的鋁，擴(kuò)展位錯(cuò)寬度小，束集容易，因而很容易交滑移。第四十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4.4面角位錯(cuò)(Lomer-CottrellDislocation)

如圖4.15所示，在(111)和面上分別有兩個(gè)全位錯(cuò)和，它們?cè)诟髯缘幕泼娣纸鉃閿U(kuò)展位錯(cuò)：兩個(gè)擴(kuò)展位錯(cuò)各在自己的滑移面上相向移動(dòng)，當(dāng)每個(gè)擴(kuò)展位錯(cuò)中的一個(gè)領(lǐng)先不全位錯(cuò)達(dá)到滑移面的交線(xiàn)時(shí)，就會(huì)通過(guò)位錯(cuò)反應(yīng)，生成新的位錯(cuò)：第四十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.15面角位錯(cuò)的形成過(guò)程

這個(gè)新位錯(cuò)是純?nèi)行偷?，其柏氏矢量位?001)滑移面上，但面心立方晶體的滑移面是{111}，不易滑移，只能攀移。因此，這個(gè)位錯(cuò)是固定位錯(cuò)，又稱(chēng)壓桿位錯(cuò)。第四十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

壓桿位錯(cuò)帶著兩片分別位于(111)和面上的層錯(cuò)區(qū)，以及和兩個(gè)不全位錯(cuò)。這種形成于兩個(gè){111}面之間的面角上，由三個(gè)不全位錯(cuò)和兩片層錯(cuò)所構(gòu)成的位錯(cuò)組態(tài)稱(chēng)為面角位錯(cuò)，也稱(chēng)為羅曼一柯垂?fàn)枺↙omer-cottrell）位錯(cuò)。第四十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5體心立方晶體(Body-centeredCubicCrystal)

中的位錯(cuò)在體心立方晶體中以密排方向<111>為滑移方向，全位錯(cuò)的柏氏矢量為<111>，相應(yīng)的滑移面有{110}、{112}、{123}。由于這三種滑移面均含有相同的<111>方向，使螺型位錯(cuò)易于交滑移。在低溫變形的體心立方結(jié)構(gòu)金屬中，所觀(guān)察到的位錯(cuò)多為長(zhǎng)而直的螺型位錯(cuò)。這說(shuō)明，同刃型位錯(cuò)相比，螺型位錯(cuò)的可動(dòng)性較差，是控制體心立方結(jié)構(gòu)金屬滑移特性的主要位錯(cuò)組態(tài)。第四十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二第四十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.1全位錯(cuò)的合成反應(yīng)(SyntheticReactionof

PerfectDislocation)在體心立方晶體中常見(jiàn)的全位錯(cuò)除了位錯(cuò)外，還有柏氏矢量為a<001>的位錯(cuò)，有時(shí)可在位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)中觀(guān)察到。a<001>型全位錯(cuò)可由兩個(gè)型全位錯(cuò)經(jīng)合成反應(yīng)而獲得，即如圖4.16所示，若沿(101)面上具有柏氏矢量為的位錯(cuò)與沿面上的具有柏氏矢量為的位錯(cuò)相遇時(shí)，便可按上述反應(yīng)合成新位錯(cuò)。第四十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

合成的新位錯(cuò)線(xiàn)沿著兩滑移面和的交線(xiàn)[010]方向，而柏氏矢量為a[001]，是一種不動(dòng)位錯(cuò)，其相應(yīng)的半原子面又恰好沿著解理面（001），易于成為萌生解理裂紋(CleavageCrack)的部位，如圖4.16（b）所示。圖4.16[001]全位錯(cuò)的形成與解理裂紋成核第四十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.2層錯(cuò)(StackingFault)在體心立方晶體中，以{110}面的密排程度最大，故可以把體心立方晶體看成是由{110}面堆垛而成。如圖4.17所示，兩個(gè)相鄰的面上原子的堆垛次序?yàn)锳BABAB…，兩層一循環(huán)。可供第二層原子占據(jù)的B位置為馬鞍型凹窩。圖4.17面上相鄰兩層原子的分布圖第五十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.17

面上相鄰兩層原子的分布圖顯然，若將某一B層原子的位置向凹窩中心B1或B2錯(cuò)動(dòng)時(shí)，便可得到兩種滑移型層錯(cuò)：…ABABAB1AB1AB1…或…ABABAB2AB2AB2…（4-4）在凹窩中心兩側(cè)處各有兩個(gè)同等穩(wěn)定的位置B1和B2都是B層原子可以占據(jù)的能量極小處，從而為形成層錯(cuò)提供了可能性。第五十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二但{112}不是密排面，不能按剛球密堆方式逐層堆垛，如圖4.18（a）所示。若沿方向觀(guān)察時(shí)，可將面上各原子在（110）面上的投影示于圖4.18（b）。在體心立方晶體中，還有一種在{112}面上形成層錯(cuò)的可能性。{112}面是體心立方晶體中最常見(jiàn)到的滑移面，也是孿晶面(TwinningPlane)，為形成層錯(cuò)提供了有利條件。

第五十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖中標(biāo)以A、C和E的原子位于（110）面上，用“○”表示；而標(biāo)以B、D和F的原子沿方向與（110）面相距，用“□”表示?？梢?jiàn)面的堆垛特點(diǎn)是每六層為一循環(huán)周期，即

…ABCDEFABCDEFAB…（4-5）而且，由于相鄰兩層面上的原子沿方向高度不同，又可將體心立方晶體的堆垛特點(diǎn)按面的堆垛周期中每?jī)蓪訛橐唤M加以描述：

…A1A2B1B2C1C2A1A2B1B2C1C2A1A2…

（4-6）第五十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.18

面上的原子分布及其堆垛特點(diǎn)（a）面上原子的分布；（b）面上原子在（110）面上的投影第五十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二根據(jù)以上{112}面的堆垛特點(diǎn)，可有以下三種方式在體心立方晶體中形成層錯(cuò)。A滑移方式由圖4.18可知，面與（110）面相交，其交線(xiàn)恰好為滑移方向。每相鄰兩層面原子之間的相對(duì)滑移矢量為，如圖4.19所示。若將某一層面原子（如A層原子）以上部分相對(duì)于以下的F層滑移

或，可將體心立方晶體的堆垛次序變化而形成I1型內(nèi)稟層錯(cuò)：I1=…FEDCBAFEFEDCBA…（4-7）第五十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.19原子在（110）面上的投影（○代表位于紙面上的原子；╳代表位于紙面下的原子）第五十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二B抽出方式若在體心立方晶體的正常堆垛周期中，抽出一對(duì)原子層（如C層和D層），可形成如下I2型內(nèi)稟層錯(cuò)：

I2=…FEDCBAFEBAFEDCBA…（4-8）C插入方式若在體心立方晶體中的正常堆垛周期中，在某一B面處將晶體切開(kāi)后，使其上各層原子向上沿方向移動(dòng)距離，再在該空隙中插入一對(duì)原子層（如E層和F層），則可形成E型外延層錯(cuò)：

E=…CDEFABEFCDEFABC…（4-9）第五十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二在上述改變{112}面堆垛次序的過(guò)程中，要相應(yīng)破壞或變動(dòng)相鄰原子層的鍵合狀態(tài)。按照所涉及的原子鍵合破壞的程度，可以認(rèn)為，I1型內(nèi)稟層錯(cuò)所需能量最小，而形成其他兩種層錯(cuò)所需能量較大。因此在體心立方晶體中，層錯(cuò)一般以I1型為主，其他兩種層錯(cuò)的實(shí)用意義不大。第五十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.3不全位錯(cuò)在體心立方晶體中可能形成的不全位錯(cuò)主要有：1)在{110}面上形成一部分層錯(cuò)時(shí)，其邊界為不全位錯(cuò)；2)在{112}面上形成一部分層錯(cuò)時(shí)，其邊界為不全位錯(cuò)或。另外，在體心立方晶體中，也可能在I1型層錯(cuò)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成I3型層錯(cuò)，與其相對(duì)應(yīng)的{112}面的堆垛次序如下：

I3=…FEDCBAFFAAFEDCBA…

（4-10）第五十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

這種I3型層錯(cuò)相當(dāng)于具有三個(gè)原子層厚的孿晶，可以看成是在如圖4.20（a）所示的I1型層錯(cuò)的基礎(chǔ)上，經(jīng)柏氏矢量為和的兩不全位錯(cuò)在FE和ED兩原子層之間相繼滑移的結(jié)果。若在{112}面上形成一部分I3型層錯(cuò)時(shí)，其邊界的一端為三個(gè)分布在相鄰三個(gè)滑移面上的不全位錯(cuò)，另一端為柏氏矢量和等于零的區(qū)域位錯(cuò)，如圖4.20（b）所示。圖4.20在面上形成的（a）部分I1型層錯(cuò)和（b）部分I3型層錯(cuò)第六十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.5.4擴(kuò)展位錯(cuò)A在{110}面上的擴(kuò)展位錯(cuò)如圖所示，B層原子要從一個(gè)平衡位置滑移到另一個(gè)平衡位置時(shí)，比較容易的途徑是將全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)分解成三個(gè)不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，即這種全位錯(cuò)分解的特點(diǎn)是，所形成的三個(gè)不全位錯(cuò)位于同一滑移面內(nèi)。其中，位錯(cuò)留在原位錯(cuò)所在處，和兩不全位錯(cuò)構(gòu)成擴(kuò)展位錯(cuò)的兩個(gè)邊界。第六十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

面上相鄰兩層原子的分布圖第六十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二科恩（Cohen）等人曾用這種模型設(shè)想一個(gè)螺型位錯(cuò)分解形成可滑移型擴(kuò)展位錯(cuò)的可能性，如圖4.21（a）所示，這種分解反應(yīng)稱(chēng)為可滑移分解?？掠优粒↘roupa）等人又設(shè)想螺型位錯(cuò)可沿屬于[111]晶帶軸的三個(gè){110}面內(nèi)分解，如圖4.21（b）和（c）所示。其位錯(cuò)反應(yīng)如下：為中心螺型位錯(cuò)，分別與另三個(gè)不全位錯(cuò)以三片層錯(cuò)相聯(lián)，故稱(chēng)為三葉位錯(cuò)。在圖4.21中，（b）和（c）是等效的兩個(gè)狀態(tài)，可以交替地沿同一條位錯(cuò)線(xiàn)擴(kuò)展。第六十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.21柏氏矢量為的螺型位錯(cuò)在{110}面上分解（a）可滑移分解；（b）和（c）不可滑移分解，兩種狀態(tài)相差180°第六十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二B在{112}面上的擴(kuò)展位錯(cuò)Frank等人提出，螺型位錯(cuò)可在{112}面上按下式分解擴(kuò)展：這是由于一個(gè)螺型全位錯(cuò)分解成兩個(gè)螺型不全位錯(cuò)，均位于同一滑移面上，如圖4.22（a）所示。這種位錯(cuò)組態(tài)在外力作用下可整體滑移，也稱(chēng)為可滑移分解。赫許（Hirsch）等人又提出了一種螺型位錯(cuò)沿屬于[111]晶帶軸的三個(gè){112}面上分解的可能性，如圖4.22（b）所示，即第六十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二其特點(diǎn)是形成相交的三片層錯(cuò)，分別以三個(gè)螺型不全位錯(cuò)為邊界，但卻無(wú)中心不全位錯(cuò)。斯利維克（Sleeswyk）認(rèn)為這種中心無(wú)不全位錯(cuò)的擴(kuò)展位錯(cuò)不穩(wěn)定，應(yīng)按圖4.22（c）所示的方式分解。在無(wú)應(yīng)力作用時(shí)，圖4.22（c）中所示的組態(tài)可有三種等效情況（相差120°）。這種各不全位錯(cuò)分別位于不同滑移面上的分解，也稱(chēng)為不可滑移分解。所形成的擴(kuò)展位錯(cuò)組態(tài)具有阻礙其他位錯(cuò)滑移的特性。第六十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.22螺型位錯(cuò)在{112}面上分解機(jī)制示意圖

（a）可滑移分解；（b）不可滑移分解，無(wú)中心位錯(cuò)；（c）不可滑移分解，有中心位錯(cuò)第六十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6密排六方晶體(HexagonalClose-packedCrystal)

中的位錯(cuò)4.6.1層錯(cuò)密排六方晶體也為密排結(jié)構(gòu)，其堆垛次序?yàn)锳BABAB，二層一循環(huán)。密排面是（0001）面，這種密排面也可以用剛球模型來(lái)描述，如圖4.23所示。圖4.23密排六方晶體中密排面的剛球模型第六十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二在密排六方晶體中，層錯(cuò)也有內(nèi)稟型和外延型之分，可分別由以下三種方式形成。

A

抽出一層原子后，上下兩部分晶體適當(dāng)平移若在密排六方晶體的正常ABAB堆垛次序中去掉某一層原子，如B層原子，再使其上各層原子的位置平移，會(huì)使堆垛次序變?yōu)?/p>

（4-11）則形成內(nèi)稟型層錯(cuò)，即

…ABABABA┆CACACA…（4-12）第六十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二其特點(diǎn)是從ABAB兩層循環(huán)堆垛過(guò)渡到ACAC堆垛之間，存在三層堆垛結(jié)構(gòu)BAC。由于不可能由同種類(lèi)面構(gòu)成鄰近面，如AA和BB，所以在密排六方晶體中的層錯(cuò)必然包含面心立方晶體中的堆垛層次。B簡(jiǎn)單滑移若將晶體在某一B層處剖開(kāi)，使上部晶體相對(duì)下部晶體平移至C位置，也可形成內(nèi)稟型層錯(cuò)，例如（4-13）則得

…ABABAB┆CACACA…（4-14）第七十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二C插入一層原子若在A(yíng)和B層之間插入一層C原子，則可形成外延型層錯(cuò)，即（4-15）顯然，第一種和第三種情況可以相互轉(zhuǎn)化，通過(guò)滑移會(huì)由一種層錯(cuò)變成另一種層錯(cuò)，例如第一種：ABABA┆CACAC

↓↓↓↓↓（滑移）第三種：ABABACBABA（4-16）第七十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.6.2不全位錯(cuò)A密排六方晶體中的矢量記號(hào)利用圖4.24所示的雙角錐體表示密排六方晶體中的各矢量。

圖4.24密排六方晶體中的柏格森記號(hào)第七十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二可以看出，密排六方晶體中重要的位錯(cuò)有：

1）6個(gè)柏氏矢量等于雙角錐體基面ABC的邊長(zhǎng)

的全位錯(cuò)，即；2）2個(gè)柏氏矢量垂直于基面的全位錯(cuò)，即；3）12個(gè)型的不全位錯(cuò)，其柏氏矢量可用表示，是代表SA和TB中點(diǎn)連線(xiàn)長(zhǎng)度兩倍的矢量；4）4個(gè)柏氏矢量垂直于底面的不全位錯(cuò)，即；第七十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二5）6個(gè)在基面上的肖克萊不全位錯(cuò)，其柏氏矢量分別為；6）12個(gè)柏氏矢量為的不全位錯(cuò)，是由4）和5）兩不全位錯(cuò)合成的結(jié)果。密排六方晶體中常見(jiàn)位錯(cuò)的柏格森記號(hào)(表4-3)第七十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）戴曼諾（Damiano）記號(hào)圖4.25所示的基本六方單位晶胞上，各符號(hào)表示密排六方晶體中常見(jiàn)位錯(cuò)的柏氏矢量及滑移面，見(jiàn)表4.4。圖4.25密排六方晶體中矢量的戴曼諾記號(hào)第七十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二表4.4密排六方晶體中常見(jiàn)位錯(cuò)及滑移面的戴曼諾記號(hào)第七十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二B肖克萊不全位錯(cuò)在鈹、鎂、鎘和鋅等具有密排六方點(diǎn)陣的金屬中，滑移系統(tǒng)（0001）的臨界切應(yīng)力很低，使基面滑移易于進(jìn)行。在基面上，全位錯(cuò)可分解成兩個(gè)肖克萊不全位錯(cuò)，中間以?xún)?nèi)稟型層錯(cuò)區(qū)相連，如圖4.26所示。相應(yīng)的位錯(cuò)反應(yīng)按柏格森記號(hào)為：（4-17）即第七十七頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二這種位錯(cuò)分解使位錯(cuò)能量減小1/3。所形成的肖克萊不全位錯(cuò)可在基面上運(yùn)動(dòng)，使堆垛次序作如（4-11）式和（4-13）式所表述的變動(dòng)。兩肖克萊不全位錯(cuò)的柏氏矢量同全位錯(cuò)的柏氏矢量之間呈±30°角。肖克萊不全位錯(cuò)可具有刃型、螺型或混合型等類(lèi)型。（4-11）式（4-13）式第七十八頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.26全位錯(cuò)在基面上分解成兩個(gè)肖克萊位錯(cuò)和內(nèi)稟型層錯(cuò)第七十九頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二C弗蘭克不全位錯(cuò)在密排六方晶體中，可由空位盤(pán)崩塌或間隙原子沉淀形成弗蘭克位錯(cuò)。由圖4.27可見(jiàn)，空位在基面上聚集和崩塌后，會(huì)導(dǎo)致同種類(lèi)原子層成為近鄰，使系統(tǒng)能量增高。改變這種不穩(wěn)定原子組態(tài)的一種方式是將空位盤(pán)上面的一層原子由B位置改變到C位置，成為一層附加的C原子，如圖4.27（c）所示。這相當(dāng)于其上層和下層各有符號(hào)相反的一個(gè)柏氏矢量為的肖克萊位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。第八十頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.27弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的空位盤(pán)崩塌形成機(jī)制（a）空位在基面上聚集形成空位盤(pán)；（b）空位盤(pán)崩塌；（c）調(diào)整層錯(cuò)區(qū)堆垛次序，形成外延型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)；（d）調(diào)整層錯(cuò)區(qū)堆垛次序，形成內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)第八十一頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二所涉及的位錯(cuò)反應(yīng)按戴曼諾記號(hào)為：（4-18）即然而，按此種方式所形成的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)包圍著外延型層錯(cuò)，所需能量較大，故有可能在層錯(cuò)區(qū)萌生一個(gè)肖克萊位錯(cuò)環(huán)，并由其擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)使層錯(cuò)變?yōu)閮?nèi)稟型。于是，在原弗蘭克位錯(cuò)環(huán)所在的邊界處，便可能發(fā)生如下反應(yīng)而形成型的弗蘭克位錯(cuò)。第八十二頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二

（4-19）即在所得到的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)內(nèi)包圍著內(nèi)稟型層錯(cuò)，層錯(cuò)能較低。一般認(rèn)為，外延型層錯(cuò)的層錯(cuò)能約為內(nèi)稟型層錯(cuò)的三倍。所以，在密排六方晶體中由空位盤(pán)崩塌形成的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的柏氏矢量以為主。位錯(cuò)環(huán)的尺寸受層錯(cuò)能、應(yīng)力、溫度和雜質(zhì)含量等影響。和型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)不能沿基面滑移（不動(dòng)位錯(cuò)），但兩者均可攀移。第八十三頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二另外，也可以由間隙原子在基面上沉淀(Precipitate)形成如圖4.28（a）和（b）的圍繞外延型層錯(cuò)的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)，其柏氏矢量為。由于其層錯(cuò)能高使位錯(cuò)環(huán)尺寸足夠大時(shí)，會(huì)按（4-19）式通過(guò)肖克萊位錯(cuò)環(huán)的萌生與運(yùn)動(dòng)而轉(zhuǎn)變成內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)，如圖4.28（c）所示。在經(jīng)輻照的Mg、Cd和Zn中，已觀(guān)察到間隙原子在基面上沉淀形成的弗蘭克位錯(cuò)環(huán)，其柏氏矢量為和兩種。第八十四頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二圖4.28弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的間隙原

子沉淀形成機(jī)制

（a）間隙原子在基面上沉淀；

（b）外延型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的形成；

（c）內(nèi)稟型弗蘭克位錯(cuò)環(huán)的形成第八十五頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二D其他不全位錯(cuò)除在表4.3中已討論過(guò)的幾種不全位錯(cuò)外，其余位錯(cuò)均與位錯(cuò)分解或合成有關(guān)。例如，可動(dòng)的不全位錯(cuò)位于基面，圍繞著內(nèi)稟型層錯(cuò)，并對(duì)以下位錯(cuò)分解反應(yīng)具有亞穩(wěn)定性?；虿粍?dòng)位錯(cuò)也有一定的亞穩(wěn)定性，可按以下反應(yīng)分解：其中，分解產(chǎn)物和兩位錯(cuò)可分別在面上滑移。第八十六頁(yè)，共九十七頁(yè)，編輯于2023年，星期二全位錯(cuò)或?yàn)榭蓜?dòng)位錯(cuò)，但在一定條件下可分解形成不動(dòng)位錯(cuò)組態(tài)，如圖