材料科学基础期末复习剖析

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1、第一章位错一、位错模型：以具有简单立方晶格晶体为研究对象1.刃型位错模型(edgedislocation)※位错线：位错产生点阵畸变区空间呈线状分布。对于纯刃型位错，其可以描述为刃型位错多余半原子面的下端沿线。为了与其它类型位错统一，位错线可表述为已滑移区与未滑移区的交界线。※刃型位错的特征：（1）刃型位错是由一个多余半原子面所组成的线缺陷；（2）位错滑移矢量(柏氏向量)垂直于位错线，而且滑移面是位错线和滑移矢量所构成的唯一平面；（3）位错的滑移运动是通过滑移面上方的原子面相对于下方的原子面移动一个滑移矢量来实现的；（4）刃型位错线的形状可以是

2、直线、折线和曲线；（5）晶体中产生刃型位错时，其周围的点阵发生弹性畸变，使晶体处于受力状态，既有正应变，又有切应变。2.螺型位错模型(screwdislocation)※螺型位错的特征：（1）螺型位错是由原子错排呈轴线对称的一种线缺陷；（2）螺型位错线与滑移矢量平行，因此，位错线只能是直线；（3）螺型位错线的滑移方向与晶体滑移方向、应力矢量方向互相垂直；（4）位错线与滑移矢量同方向的为右螺型位错；此系与滑移矢量异向的为左螺型位错。3.混合型位错(mixeddislocation)在外力τ作用下，两部分之间发生相对滑移，在晶体内部已滑移和未滑移部

3、分的交线既不垂直也不平行滑移方向(柏氏矢量b)，这样的位错称为混合位错。位错线上任意一点，经矢量分解后，可分解为刃位错和螺位错分量。晶体中位错线的形状可以是任意的。4.位错密度(dislocationdensity)※单位体积内位错线长度：ρv=l/v(单位：1/cm2或1/m2)※单位面积内位错数目：ρs=n/s二、柏氏矢量(Burgersvector)柏氏矢量反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总累计。通常将柏氏矢量模长称为位错强度，它也表示出晶体滑移时原子移动的大小。柏氏矢量方向表示原子移动方向。※柏氏矢量的守恒性:一个柏氏矢量是固定

4、不变的※推论：（1）一条位错线只有一个柏氏矢量（2）流向节点的各位错的柏氏矢量的和等于流出的总和（3）位错线不能终止于晶体内部※利用柏氏矢量b与位错线t的关系，可判定位错类型（1）若b∥t则为螺型位错（2）若b⊥t为刃型位错（3）若b与t不平行也不垂直，为混合型位错三、位错的弹性力学性质1、螺型位错的应力场（1）螺型位错的应力场中没有正应力分量，只有两个切应力分量（2）且其大小只与r有关，而与θ，z无关，即螺型位错应力场是轴对称的2、刃型位错应力场（1）既有正应力分量，又有切应力分量（2）应力大小与位错线距离呈反比（3）与Z坐标无关（4）滑移面

5、为纯剪切应力（5）σxx＞σyy3、位错的能量※位错的应变能：位错周围点阵畸变引起弹性应力场导致晶体能量的增加。※位错的能量可分为位错中心畸变能和位错应力场引起的弹性应变能。其中弹性应变能约占总能量的90%。※以位错的弹性能代表位错的能量。※我们讨论的能量都是指单位长度位错线的能量：（1）单位长度刃型位错线的畸变能：（2）单位长度螺型位错线的畸变能：（3）单位长度混合型位错线的畸变能：※位错应变能特点：（1）位错应变能是由位错中心错排能和弹性应变能两部分组成。（2）位错的应变能与柏氏矢量的平方成正比。柏氏矢量越小应变能越低，位错越稳定。因此，柏

6、氏量大的位错可能发生分解。（3）晶体中刃型位错具有的位错能最高，混合位错次之，螺型位错最低，因此，在晶体中最易于形成螺型位错。（4）直线位错比曲线位错的能量小，位错总有伸直的趋势。四、位错的运动刃型位错运动：滑移运动、攀移运动螺型位错运动：滑移运动、交滑移运动混合型位错运动：滑移运动1.滑移运动：切应力的作用下，当此力克服位错运动时受到的阻力时，位错便可以沿着特定原子面（滑移面）移动，这种沿着滑移面移动的位错运动称为滑移。（1）滑移面：位错运动滑移面是该条位错柏氏矢量与其位错线确定的平面。（2）可移动位错：当该原子面为实际晶体滑移面时位错运动阻

7、力小，可产生滑移运动，称为可移动位错。（3）不可移动位错：当该原子面不是实际晶体滑移面时位错运动阻力很大，不可产生滑移运动，称为不可移动位错。※刃型位错的滑移运动（1）位错逐排依次前进，实现两原子面的相对滑移（2）滑移量=柏氏矢量的模（3）外力τ//b，位错线⊥τ，位错线运动方向//τ（4）τ一定时，正、负位错运动方向相反，但最终滑移效果相同（5）滑移面唯一※螺型位错的滑移运动（1）位错逐排依次滑移，实现原子面的滑移；（2）滑移量=柏氏矢量的模；（3）τ//b，位错线//τ，位错线运动方向⊥τ；（4）τ一定时，左、右螺位错位错运动方向相反，但最

8、终滑移效果相同；（5）滑移面不唯一。2.螺型位错的交滑移：由于螺型位错滑移面不唯一，当其滑移运动过程受到阻碍，可沿相同滑移方向在其它滑移面上进行。3.