位錯的萌生與增值

2.5位錯的萌生與增值1.液體金屬凝固時形成位錯2．過飽和空位轉化成位錯完整晶體中產生位錯相當困難，位錯不能靠熱激活形核，因此不會在晶體中均勻形核3．局部應力集中形成位錯1劉志勇14949732@位錯的萌生與增值1.液體金屬凝固時形成位錯某些已有的位錯露頭成為位錯生長場所晶體從熔體中結晶生長，因擾動、溫度梯度和成分偏析，使枝晶轉動或彎曲，位向略有差別的兩片生長晶體相遇，在接合部出現(xiàn)點陣錯排形成位錯相對傾轉兩晶體相遇形成位錯具有螺位錯露頭點形成位錯示意圖2劉志勇14949732@位錯的萌生與增值2．過飽和空位轉化成位錯過飽和空位凝聚成空位片，空位片崩塌形成位錯環(huán)高溫下晶體中都含有大量的空位，當冷卻較快時，將會保留下來形成過飽和空位凝聚空位片空位聚合形成位錯3劉志勇14949732@位錯的萌生與增值3．局部應力集中形成位錯在局部地區(qū)如晶體內部的某些界面（第二相質點、孿晶界、晶界等）、裂紋尖端、夾雜物表面、表面損傷附近等應力集中處，應力足以使該局部區(qū)域發(fā)生塑性變形使位錯直接形核相變、形變引起應力集中產生位錯也會在局部區(qū)域形成位錯或者由于溫度梯度，成分不同和點陣結構改變應力集中使位錯直接形核4劉志勇14949732@晶體中位錯的增殖晶體在外力作用下會發(fā)生塑性變形，變形的實質是許多位錯分別掃過滑移面，跑出晶體表面而實現(xiàn)如果晶體在變形過程中不產生新的位錯，晶體中的位錯數會越來越少晶體在塑性變形過程中位錯數不是減少而是增加。如退火態(tài)金屬的位錯密度為106~108/cm2，而冷加工狀態(tài)金屬的位錯密度為1010~1012/cm2

說明晶體在塑性變形過程中存在位錯增殖，不斷產生新位錯，晶體變形時有許多種機制使位錯增殖其中F-R源增殖機制最為重要5劉志勇14949732@弗蘭克-瑞德（Frank-Read）源F-R機制的基點是通過位錯的一端或兩端被固定在滑移面上的一段位錯線的運動行為來闡明位錯的增殖機制垂直位錯線的力F=τ·bAB位錯兩端固定6劉志勇14949732@Frank-Read源

F-R源的位錯增殖機制位錯受F力作用向前滑移，兩端固定，釘住的兩點會彎曲靠近卷線的點為異號螺型位錯，相互抵消形成一個閉合位錯環(huán)和位錯環(huán)內一小段彎曲位錯線外力繼續(xù)作用，位錯環(huán)繼續(xù)向外擴張，環(huán)內的彎曲位錯線在線張力作用下被拉直，恢復到原始狀態(tài)應力持續(xù)作用，上述過程不斷重復，產生新的位錯環(huán)，位錯線成為位錯的增殖源，簡稱F-R源7劉志勇14949732@開動F-R源所需的分切應力開動F-R源的所需的分切應力由以下兩部分組成（1）滑移的晶格阻力（2）位錯源彎曲的切應力8劉志勇14949732@晶格阻力開動F-R源的實質是位錯的滑動w為位錯寬度；b為柏氏矢量；G為切變模量，ν為泊松比位錯的滑動需要克服周圍原子的阻力，此阻力就是晶格阻力，即派-納力所以克服派-納力所需施加的切應力為由式可見，原子嚴重錯排寬度越大，克服派-納力所需的切應力越小9劉志勇14949732@位錯源彎曲的切應力

F-R源的位錯增殖機制位錯彎曲時，為保持平衡，克服位錯的線張力所需的切應力當位錯處于直線狀態(tài)時此時所需的切應力最小位錯彎成半圓時，R=L/2位錯線繼續(xù)彎曲，R<L/2，切應力由大變小，因此，位錯呈半圓形時是個臨界位置τ＝Gb/2R＝0τc＝Gb/2R＝Gb/L10劉志勇14949732@位錯源彎曲的切應力

F-R源的位錯增殖機制位錯增殖克服線張力所需的臨界切應力為τc＝Gb/LL為位錯線長可見只有外加切應力略大于臨界切應力時，位錯才能向外擴張，起到F-R源增殖作用塑性變形過程中產生越來越多的位錯位錯之間發(fā)生交截，會使可動位錯越來越短，開動位錯源所需的臨界切應力越來越高，是加工硬化的原因之一11劉志勇14949732@F-R源不銹鋼中的F-R源硅單晶體F-R源12劉志勇14949732@其他方式的位錯增殖機制除了F