《材料成型金属学》教学资料：1-5位错的运动.ppt

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1、正刃型位错负刃型位错DeformedmicrostructureofTi3Al-Nballoy(TEM)位错环dislocationloop在金属材料中，退火状态下，接近平衡状态所得到的材料，这时位错的密度较低，约在106-8的数量级；经过较大的冷塑性变形，位错的密度可达1011-12的数量级。位错密度位错的应力场：位错中心原子错排严重，且位错周围的原子也相应偏离平衡位置形成应力场。stressfield位错的应变能：位错周围点阵畸变引起弹性应力场，导致能量升高。strainenergy位错的线张力linetension其作用是使位错变直—降低位错能量•相当于物质弹性—称

2、之为位错的弹性性质•类似于液体为降低表面能产生的表面张力。位错应变能与位错线长度成正比。为降低能量，位错线具有尽量缩短其长度的倾向，从而使位错产生线张力。定义：每增加单位长度的位错线所做的功或增加的位错能－位错的线张力。如果受到外力或内力的作用，晶体中的位错将呈弯曲弧形。为达到新的平衡状态，位错弯曲所受的作用力与其自身的线张力之间必须达到平衡。-位错的向心恢复力保持位错线弯曲所需的切应力与曲率半径成反比,曲率半径越小,所需的切应力越大,这一关系式对于位错的运动及增殖有着重要的意义.。1.5位错的运动与晶体的塑性变形位错滑移机制滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑

3、移并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动,而是通过位错的运动来实现的。在切应力作用下,一个多余半原子面从晶体一侧到另一侧运动,即位错自左向右移动时,晶体产生滑移。通过位错的移动实现滑移时：1只有位错线附近的少数原子移动；2原子移动的距离小于一个原子间距；所以通过位错实现滑移时，需要的力较小。Movementofanedgedislocationacrossthecrystallatticeunderashearstress.Dislocationshelpexplainwhytheactualstrengthofmetalsinmuchlowerthanthatpred

4、ictedbytheory.Requireslowershearstresstocauseslipthanaplaneinaperfectlattice:1.Earthwormmovesforwardthroughahumpthatstartsatthetailandmovestowardthehead;2.Movingalargecarpetbyformingahumpatoneendandmovingittotheotherend.Theforcerequiredtomoveacarpetismuchlessthanthatrequiredtoslidethecarp

5、etalongthefloor.MovementofanEdgeDislocation刃位错的运动刃型位错滑移a）位错逐排依次前进，实现两原子面的相对滑移；b）滑移量=柏氏矢量的模；c）外力τ//b，位错线⊥τ，位错线运动方向//τd）τ一定时，正、负位错运动方向相反，但最终滑移效果相同；e)滑移面唯一。螺位错滑移螺位错无多余半原子面，只能滑移。在切应力作用下，位错线沿着与切应力方向相垂直的方向运动，直至消失在晶体表面，只留下一个柏氏矢量大小的台阶；螺型位错移动方向与柏氏矢量垂直，位错线方向与柏氏矢量平行；螺型位错的滑移没有固定的滑移面，螺型位错的滑移面是一系列以位错线为

6、共同转轴的滑移面，理论上它可以在所有包含位错线的平面进行滑移。螺型位错滑移时周围原子的移动情况●代表下层晶面的原子○代表上层晶面的原子原位错线处在1-1处在切应力作用下，位错线周围的原子作小量的位移，移动到虚线所标志的位置，即位错线移动到2-2处，表示位错线向左移动了一个原子间距；反应在晶体表面上即产生了一个台阶；与刃型位错一样，由于原子移动量很小，移动它所需的力很小。●代表下层晶面的原子；○代表上层晶面的原子下层晶面原子受力上层晶面原子受力螺型位错位置●代表下层晶面的原子；○代表上层晶面的原子下层晶面原子受力上层晶面原子受力螺型位错位置螺位错滑移特点：a）位错逐排依次滑

7、移，实现原子面的滑移；b）滑移量=柏氏矢量的模；c）τ//b，位错线//τ，位错线运动方向⊥τ；d）τ一定时，左、右螺位错位错运动方向相反，但最终滑移效果相同；e）滑移面不唯一。dzdxdyτbyzxS1S2S3S4i231…….位错扫过滑移面引起晶体宏观滑移量切应变：位错的易动性：处于1或2处的位错，其两侧原子处于对称状态，作用在位错上的原子互相抵消，位错处于低能量状态，而位错由1→2经过不对称状态，位错必越过一势垒才能前进。位错滑移时的晶格阻力连续介质模型：不能反映位错中心的情况派尔斯-纳巴罗：半点阵模型(semi-lat