第二章 实际晶体中的位错行为课件.ppt

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1、第二章实际晶体中的位错行为实际晶体与连续弹性介质的差别晶体是周期排列的晶格阻力（P-N力）；晶体的各向异性实际晶体有固定的滑移面和滑移方向；实际晶体的原子具有独特的堆垛方式层错、部分位错和全位错。目录第一节P-N模型与P-N力第二节弯折和割阶第三节扩散滑移与攀移机制第四节割阶位错的滑动第五节晶体中的全位错与滑移系统第六节面心立方晶体中的层错和部分位错第七节面心立方晶体中的几种重要位错反应第八节面心立方晶体中扩展位错的运动第九节面心立方中的层错四面体第一节P-N模型与P-N力一、晶格阻力的由来可见，心部能量的随着位置的改变而发生周期性变化，造成位错运动的阻力。我们的任务就是要求得

2、这个阻力。是位错心部的能量变化，常被称作错排能。需要建立模型。第一节P-N模型与P-N力二、P-N模型（简单立方）第一节P-N模型与P-N力第一步：插入原子面，上下两个原子面相对移动：注意，这一步操作并不产生应力。1、模型建立第一节P-N模型与P-N力这一步是原子之间相互吸引产生应变，也就有位移。注意：1、是错排面上任意两个同号原子之间的相对位移；2、是错排面上下两块晶体滑移面上原子的位移。则同号原子之间相对位移：第二步：假设每个原子移动，则相邻原子相对应动，1、模型建立二、P-N模型（简单立方）第一节P-N模型与P-N力这里的任务就是求出的解：由于在处，位错的影响消失，滑移面

3、上下同号原子对齐，所以※这就是必须满足的边界条件。2、边界条件二、P-N模型（简单立方）第一节P-N模型与P-N力（1）假设是相对位移的正弦函数（周期为b）：当很小时，根据虎克定律：3、表达式的求解：（2）把上下两块晶体视作连续弹性介质，则可以把位错线视作连续分布的小位错。在处范围内的柏氏矢量为：小位错在x处产生的切应力为：将其积分可以求出滑移面上的切应力：二、P-N模型（简单立方）第一节P-N模型与P-N力比较（1）和（2）两式可以得到积分方程：－位错的半宽度：；；3、表达式的求解：二、P-N模型（简单立方）第一节P-N模型与P-N力二、P-N模型（简单立方）4、应力场求解：

4、进一步可以求出：注意：当时，该位错的应力场与连续介质中应力场相同。因此，P-N模型消除了连续介质模型在位错中心的奇异点。三、晶格阻力与P-N力1、Peierls位错的能量一般认为：如不考虑位置，只考虑整个错排面的能量，则可以表达为：一般取只有根据位置的不同来求出能量，才能确定晶格阻力。值仍然是个常数，仍然无法求出晶格阻力。但是，这样求出的－晶体的弹性能；－错排能，即滑移面上下两层原子的相互作用能。第一节P-N模型与P-N力其中，——P-N位垒，用以表示位错周期势能。通过计算任意一对原子的错排能再通过求和得到整个滑移面的错排能；然后再利用傅立叶求和公式，求出位错在任意位置的错排能

5、（刃型位错）：如果位错偏离对称位置时（的分数），则：如果位错恰好在对称位置时，可以近似地认为原子的位置为：三、晶格阻力与P-N力1、Peierls位错的能量第一节P-N模型与P-N力是一个很重要的参数，用以表示位错周期势能，是晶体的一个性质。不同点阵类型的不同三、晶格阻力与P-N力1、Peierls位错的能量当位错从一个平衡位置移动到另一个平衡位置时，必须翻越这个能峰。所以，的大小会影响到位错的可动性。，FCC的低。BCC的高，第一节P-N模型与P-N力2、晶格阻力晶格阻力在数值上等于：晶格阻力表达式的特点：是作用在单位长度位错线上的晶格阻力；是一种周期力。第一节P-N模型与P

6、-N力三、晶格阻力与P-N力这是不对的，所以这个模型应当有缺陷。3、P-N力）：晶格阻力用切应力来表达（相应的最大剪切应力阻力称之为P-N应力：当时，达到最大值。时，达到极大值，称之为P-N力：当第一节P-N模型与P-N力三、晶格阻力与P-N力四、P-N力的应用1、P-N力的物理意义是什么？2、P-N力的重要性何在？（1）如何解释晶体实际切变强度与理论强度的差别？（2）晶体中那些面是易滑移面？为什么？根据PN应力公式，每个面的阻力不一样，每个晶面间距也不一样，存在密排面，密排面晶面间距越大，PN力越小，易滑移面。（3）什么是易滑移方向，为什么？密排方向阻力小，易滑移方向。（4）

7、FCC与BCC相比，哪个的P-N力更大？为什么？Fcc密排强度大，易滑移。Bcc没有最密排的面，fcc有。（5）为什么刃型位错的可动性大，而螺型位错的可动性差呢？刃型位错的半宽度大，（6）连续弹性介质中是否有不可动位错？没有（7）FCC与BCC相比，哪个屈服强度对温度更敏感？为什么？BCC更敏感，pn力太大，PN力起的作用比较大，温度低时。第一节P-N模型与P-N力第二节弯折和割阶一、弯折第二节弯折和割阶位错线的拐折与位错线处于同一滑移面上。1、概念：2、形成机制（分类）（1）几何性弯折弯折