晶体缺陷理论-位错的基本性质.ppt

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1、晶体缺陷理论第1章位错的基本性质§1.1位错基本概念§1.2弹性力学基础知识§1.2.1位错的应力场§1.2.2位错的弹性能、自由能及线张力§1.2.3位错受力§1.2.4位错的攀移力1.1位错基本概念原子发生错排时，在某一方向是几百到上万个原子间距，另外两个方向仅有3-5个间距位错对金属强度、相变影响显著泰勒认为位错在切应力作用下的运动完成晶体塑性形变的滑移过程1.1.1位错的基本类型和特征1.刃型位错演示2.螺型位错J:晶体缺陷第1章动画螺位错.wmv演示演示刃型位错和螺型位错的异同点刃型位错螺型位错类型正⊥、负┬左、右多余的半排原子面有无位错线与滑移矢量关系垂直

2、平行位错线形状直线、折线、曲线、环直线滑移面（由位错线与滑移矢量决定）位错线⊥滑移矢量构成、唯一位错线∥滑移矢量构成、有限多位错线运动方向与滑移矢量关系（晶体滑移方向）平行垂直应力、应变性质有正应力（变）、切应力（变）（上半部受压、下半部受拉）仅有切应力（变）位错线滑移的结果在滑移面上沿滑移矢量方向产生一个原子间距的台阶3.混合位错1.1.2柏氏矢量1.柏氏矢量的确定2.柏氏矢量的物理意义3.柏氏矢量的特性4.柏氏矢量的表示方法★b=a/n，n为正整数；★若b1=a/n[u1v1w1]，b2=a/n[u2v2w2]b=b1+b2=a/n[u1v1w1]+a/n[u

3、2v2w2]=a/n[u1+u2v1+v2w1+w2]★︱b︱=(u2+v2+w2)1/21.1.3位错的运动1.刃位错的滑移和攀移刃位错的攀移2.螺位错的滑移3.混合位错的滑移4.位错环的运动1.2位错的弹性性质1.2.1位错的应力场正应力：σxx，σyy，σzz切应力：τxy=τyx；τxz=τzx；τyz=τzya.螺位错应力场★G：切变弹性模量。除Z方向外，其余方向无位移，应力为零；应力场只与半径有关，是径向对称的；★r→0，应力无穷大－－不适用于位错中心的严重畸变区。★由于螺位错的正应变等于零，所以其体膨胀率等于零，即形成螺位错时体积不发生变化。b.刃位错应力场★

4、正应力分量与切应力分量同时存在，与Z无关，即与刃位错平行的直线各点应力状态相同★y>0,滑移面以上，σxx<0是压应力★y<0,滑移面以下，σxx>0是拉应力★y=0,无正应力，切应力最大★任一点

5、σxx

6、>

7、σyy

8、★以上关系不适用于刃位错中心区1.2.2.位错的应变能We/Ws==一般金属材料的υ≈1/3，所以We/Ws≈1.5K≈1~0.751.2.3.位错的线张力为了降低能量，位错有尽可能缩短其长度的倾向，这时产生了一种称为线张力的组态力。因此，位错力求变直。线张力是一种组态的作用力，与位错线附近的个别原子所受的作用力不同。位错线有应变能=>位错线有缩短趋势以减少

9、应变能=>位错线张力线张力等于单位长度位错的应变能4.作用在位错上的力攀移作用力xxxxxx5.位错间的交互作用力a.两平行螺位错b.两平行刃位错同号位错y＞0,fy＞0,正攀移y＜0,fy＜0,负攀移即沿y轴方向相互排斥异号位错y＞0,fy＜0,负攀移y＜0,fy＞0,正攀移即沿y轴方向相互吸引，最终位错可能合并消失