第二章晶体缺陷3

《第二章晶体缺陷3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2.4刃型位错和溶质原子的相互作用在含有溶质原子的固溶体合金中，刃型位错和溶质原子之间有相互的弹性作用力。溶质原子有置换型和间隙型两种形式，下面分别加以讨论。2.4.1置换型溶质原子比溶剂原子大的溶质原子溶入时，溶剂晶体受到溶质原子的挤压，在其周围产生压缩应力场。为了降低弹性能，这时溶质原子将受到拉应力区的吸引和压应力区的排斥。刃型位错具有拉应力区，因此溶质原子被吸引到拉应力区。若置换的铜质原子比溶剂原子小时，则溶质原子将被吸引到刃型位错的压应力区（见图2-63）。设溶质原子比溶剂原子体积大，在的水晶压应力场作用下，其相互作用能为：若溶剂原子半径为r0,溶质原子半径为r1,则当很小时，则如

2、溶质原处在正刃型位错的应力场中，则相互作用能为：由此可求出刃型位错与杂质原子沿r方向的作用力大小为溶质原子和刃型位错的相互的弹性作用称为柯垂耳效应。其结果是偏聚于刃型位错上部或下部的溶质原子对位错运动起钉扎作用。(2)间隙型溶质原子刃型位错与间隙型的溶质原子相互作用能仍为：由于，对于正的刃型位错的压应力区，交互作用能U为+；对于得拉应力区，交互作用能为“—”。如果U是定值，可以据此画出等能曲线（实际上是等能面），由于作用力与等能面垂直，溶质原子沿着与等能垂直的虚线向刃型位错的拉应力区流动，这样可以使刃型位错的应力得到缓和，从而使位错受到钉扎。随着时间的延长，溶质原子在刃型位错的拉应力区偏聚

3、，使溶质原子的浓度升高，而在压应力区则溶质原子浓度降低。铁中的C、N的溶质原子与刃型位错的结合力很强，既溶质原子与位错相互作用能的绝对值很大。在低温时，正刃型位错中心的下部偏聚的溶质原子浓度很高，这时位错处于非常稳定状态，加外力也不易使位错运动，也就是说，融质原子对位错产生极强的钉扎作用。2.5、位错的运动与交割位错的运动与交割的性能能够说明晶体形变过程中很多现象，例如，形变过程中，临界切应力很小；位错密度随着形变而增加；形变引起强化等，而且还能说明位错与点缺陷之间的相互作用关系。因此位错运动及交割也是位错理论所讨论的重要问题之一。2.5.1单个位错运动所需的临界切应力根据位错理论的概念，

4、位错是一种易于运动的缺陷，晶体的滑移是由于在滑移面上位错的运动而引起的，并由此而引起晶体的变形。变形过程中不少问题是从位错运动的角度来加以说明的。位错运动所需的临界切应力要比理想晶体所需的临界切应力小得多。位错的运动实质上是原子的运动。当位错移动一个原子间距时，原子移动的距离很小。图2-66表示刃型位错运动引起晶体滑移的情况。位错移动前原子排列情况与位错移动后原子排列情况是完全相同的，而且位错的前后两个位置是对称的，均存在位能的极低点，因此这两个位置都是位错的稳定位置。位错从一个能量极低位置向另一个能量极低位置移动时，中间要经过另一个对称位置，这一位置位能最高，是一个不稳定位置。图2-67

5、表示位错在滑移面移动时，位能的周期变化曲线。可见，位错移动要越过一定的位垒，这就形成了位错运动的阻力。图位错运动图位错移动时位能的变化图滑移面以上的原子在滑移面以下原子周期势场中运动位错所处的稳定位置并不是晶体的正常位置。图2-68表示滑移面以上的原子在滑移面以下的原子的周期势场中移动的情况。可见，位错所在位置对应于滑移面以下的原子周期势场中具有较高的位能的状态。位错由一个位置移动一个原子间距时，原子的移动对应图2-68中由白球的位置移向黑球的位置。这样的原子运动只牵涉到靠近位错心部不多的几个原子，离位错较远的原子，不受位错移动的影响，因此使位错移动的切应力是很小的。位错模型虽然可以定性的

6、说明晶体滑移所需的应力远比刚性滑移模型所估算的理论值小，但是要定量的对实际晶体中位错运动的阻力加以计算是困难的，这是因为位错的动性和具体位错的内部构造、宽度及位向都有关系，而且这些未知的因素影响是很大的，所以目前位错运动阻力的定量估计还不一致。派耳斯和纳巴罗对于单个位错移动的临界切应力估计为：式中d代表滑移面的面间距，b代表滑移方向上的原子间距，代表位错宽度。对于一般金属，ν=0.3，则2ξ=1.5d。当d=b时，计算得。这和实验值相接近。从派-纳模型可以说明滑移是容易进行的。2.5.2位错的增殖机制晶体内原来处在滑移面上的位错数目并不多，那么如何解释在形变过程中产生大量的滑移的现象呢？在

7、完整的晶体中产生位错所需要的能量是很高的，只有在外应力接近理论屈服强度的情况下才能实现。晶体塑性形变最常见的方式是滑移，而滑移的特点就是形变量分布极不均匀，滑移引起的切变总是集中在一个个单独的滑移面上，一个滑移线上的滑移量约是103个原子间距，这就需要上千个位错的运动才能产生。因此要用位错理论来解释塑性变形，必须有一个可以在低应力作用下，能够源源不断产生位错的机制。最自然的是用原有位错的增殖来说明新位错的产生。1950年