螺型位错。 图29晶体局部滑移产生刃型位错 28x千 B 图2-10晶体局部滑移产生的螺型位错 ③混合位错 混合位错的位错线呈曲线状,与滑移方向既不垂直也不平行,而是呈任意 角度。因此,混合位错可以看成是由刃型位错和螺型位错混合而成。 对于可滑移的位错,柏氏矢量b总是平行于滑移方向的。因此,可以用b 来判断位错的类型:当b垂直于位错线时,位错为刃型位错:当b平行于位错 线时,位错为螺型位错;当b和位错线成任意角度时,位错为混合型位错。 为表征刃型位错的正、负,及螺型位错是左旋还是右旋,需将位错线l看
10 螺型位错。 图 2-9 晶体局部滑移产生刃型位错 图 2-10 晶体局部滑移产生的螺型位错 ③ 混合位错 混合位错的位错线呈曲线状，与滑移方向既不垂直也不平行，而是呈任意 角度。因此，混合位错可以看成是由刃型位错和螺型位错混合而成。 对于可滑移的位错，柏氏矢量 b 总是平行于滑移方向的。因此，可以用 b 来判断位错的类型：当 b 垂直于位错线时，位错为刃型位错；当 b 平行于位错 线时，位错为螺型位错；当 b 和位错线成任意角度时，位错为混合型位错。 为表征刃型位错的正、负，及螺型位错是左旋还是右旋，需将位错线 l 看 A B C D E F
作矢量l,并规定:对于刃型位错,若1Xb指向附加的半原子面,则为正刃型 位错,否则为负刃型位错;对于螺型位错,若柏氏矢量b于位错线正方向一致, 则为右螺型位错,否则为负螺型位错。 4.位错的运动 ①刃型位错的运动 刃型位错的运动方式有两种:滑移和攀移。 滑移 位错沿滑移面的运动称为滑移运动,如图2-11所示。位错的滑移是在切应 力的作用下进行的,只有当滑移面上的切应力分量达到一定值后位错才能滑移 当位错扫过整个滑移面时,即位错线运动移出晶体表面时,滑移面两边的 晶体将产生一个柏氏矢量宽度()的位移 LEI ALLL → 白 22 韆鼷 图2-11刃型位错的运动 攀移 在高温下原子的扩散或外加应力的作用下,位错的半原子面扩大或缩小, 导致位错线沿滑移面法线方向的运动叫做攀移。如图2-12所示
11 作矢量 l，并规定：对于刃型位错，若 l×b 指向附加的半原子面，则为正刃型 位错，否则为负刃型位错；对于螺型位错，若柏氏矢量 b 于位错线正方向一致， 则为右螺型位错，否则为负螺型位错。 4. 位错的运动 ① 刃型位错的运动 刃型位错的运动方式有两种：滑移和攀移。 ⚫ 滑移 位错沿滑移面的运动称为滑移运动，如图 2-11 所示。位错的滑移是在切应 力的作用下进行的，只有当滑移面上的切应力分量达到一定值后位错才能滑移。 当位错扫过整个滑移面时，即位错线运动移出晶体表面时，滑移面两边的 晶体将产生一个柏氏矢量宽度（ b ）的位移。 图 2-11 刃型位错的运动 ⚫ 攀移 在高温下原子的扩散或外加应力的作用下，位错的半原子面扩大或缩小， 导致位错线沿滑移面法线方向的运动叫做攀移。如图 2-12 所示
十| 图2-12刃型位错的攀移 攀移时,位错的运动面就是半原子面,位错的运动方向仍然和位错线垂直 当位错扫过包含半原子面的整个晶面时,半原子面两边的晶体沿半原子面法线 方向被拉开一段距离b 螺型位错的运动 螺型位错只能滑移,不能攀移。因为位错的滑移面是位错线及柏氏矢量所 在的晶面,而螺型位错的位错线和柏氏矢量平行,说明螺位错的滑移面不定。 从几何学上讲,包含位错线的任何面都可以称为滑移面,但从晶体学上讲,滑 移面还要受晶体学条件的限制 ③混合位错的运动 混合位错也有两种运动方式,即守恒运动和非守恒运动。守恒运动就是位 错在滑移面上的滑移。非守恒运动是位错线脱离滑移面的运动,它不是简单的 攀移,而是由刃型分量的攀移和螺型分量的滑移合成的运动 无论何种混合型位错,其位错线的运动方向总是和位错线垂直。位错扫过 整个运动面时运动面两边的晶体的相对位移也总是b 5.位错的密度 位错密度的定义为单位体积的晶体中位错线的总长度 假定晶体中所有的位错线都是直线,长度都是l,且共有N条位错线,则 位错密度为:
12 图 2-12 刃型位错的攀移 攀移时，位错的运动面就是半原子面，位错的运动方向仍然和位错线垂直。 当位错扫过包含半原子面的整个晶面时，半原子面两边的晶体沿半原子面法线 方向被拉开一段距离 b。 ② 螺型位错的运动 螺型位错只能滑移，不能攀移。因为位错的滑移面是位错线及柏氏矢量所 在的晶面，而螺型位错的位错线和柏氏矢量平行，说明螺位错的滑移面不定。 从几何学上讲，包含位错线的任何面都可以称为滑移面，但从晶体学上讲，滑 移面还要受晶体学条件的限制。 ③ 混合位错的运动 混合位错也有两种运动方式，即守恒运动和非守恒运动。守恒运动就是位 错在滑移面上的滑移。非守恒运动是位错线脱离滑移面的运动，它不是简单的 攀移，而是由刃型分量的攀移和螺型分量的滑移合成的运动。 无论何种混合型位错，其位错线的运动方向总是和位错线垂直。位错扫过 整个运动面时运动面两边的晶体的相对位移也总是 b。 5. 位错的密度 位错密度的定义为单位体积的晶体中位错线的总长度。 假定晶体中所有的位错线都是直线，长度都是 l，且共有 N 条位错线，则 位错密度为： ⊥ ⊥ b v
hld hd A 其中1,d,h是晶体的尺寸,如图213所示。A1=hd为垂直于位错线表 的面积 图2-13假定晶体(位错线全是直线)中的位错 位错密度和晶体的强度是紧密联系在一起的。一方面,从晶体理论强度分 析可知,实际晶体中的位错密度越低,晶体的强度越高。另一方面,实验发现 冷加工金属的强度远高于退火金属,因此又得到位错密度越高,晶体强度越高。 综合起来,可以得出位错密度和晶体强度的关系曲线,如图2-14所示。 图2-14位错密度和晶体强度的关系曲线 因此,实际中通常使用两种方法获得较高的强度。一是尽量减小位错密度
13 ⊥ = = = = A N hd N hld Nl V Nl 其中 l，d，h 是晶体的尺寸，如图 2-13 所示。 A⊥ = hd 为垂直于位错线表 面的面积。 图 2-13 假定晶体（位错线全是直线）中的位错 位错密度和晶体的强度是紧密联系在一起的。一方面，从晶体理论强度分 析可知，实际晶体中的位错密度越低，晶体的强度越高。另一方面，实验发现 冷加工金属的强度远高于退火金属，因此又得到位错密度越高，晶体强度越高。 综合起来，可以得出位错密度和晶体强度的关系曲线，如图 2-14 所示。 图 2-14 位错密度和晶体强度的关系曲线 因此，实际中通常使用两种方法获得较高的强度。一是尽量减小位错密度， c
例如将晶体拉得很细(晶须),得到丝状单晶体,由于直径很小,因而基本上不 含位错等缺陷,故强度往往教普通材料高很多;二是尽量増大位错密度,例如 非晶态材料,其位错密度很大,强度也非常高。 213位错的应力场 1.螺型位错的应力场 建立如图2-15所示的螺型位错力学模型。从该模型可知,形成螺位错时只 有轴向位移,没有径向和切向位移。 图2-15螺型位错应力场 由于当角θ由0增至2π时轴向位移由0增至b,故有: llx g(2) E dy 0 ax
14 例如将晶体拉得很细（晶须），得到丝状单晶体，由于直径很小，因而基本上不 含位错等缺陷，故强度往往教普通材料高很多；二是尽量增大位错密度，例如 非晶态材料，其位错密度很大，强度也非常高。 2.1.3 位错的应力场 1. 螺型位错的应力场 建立如图 2-15 所示的螺型位错力学模型。从该模型可知，形成螺位错时只 有轴向位移，没有径向和切向位移。 图 2-15 螺型位错应力场 由于当角 θ 由 0 增至 2π 时轴向位移由 0 增至 b，故有： ( ) 2 2 0 0 1 x y tg b b ux uy uz − = = = = = = 0 = = 0 = = 0 dz du dy du dx du z z y y x x ( 12) = 0 + = = x u y ux y xy