●滑移面不是唯一的,包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面: ●位错周围点阵也发生弹性畸变,但只有平行于位错线的切应变而无正应 变,即不引起体积的膨胀和收缩: ●位错畸变区也是几个原子间距宽度,同样是线位错。 比较:刃形位错的特征 综合而言刃形位错具有以下几个重要特征: (1)刃形位错有一个额外半原子面: (②)刃形位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道,其中既有正应变, 又有切应变: (3)位错线与晶体滑移的方向垂直,即位错线运动的方向垂直于位错线 3.2.2.3混合型位错 晶体中己滑移区与未滑移区的边界线(即位错线)既不平行也不垂直于滑移方向, 即滑移矢量与位错线成任意角度,这种晶体缺陷称为混合型位错(mixed dislocation)。混合型位错可分解为刃型位错分量和螺型位错分量,它们分别 具有刃型位错和螺型位错的特征。 混合型位错的产生及原子组态见图3-18a、图3-18b、图3-18c
●滑移面不是唯一的,包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面; ●位错周围点阵也发生弹性畸变,但只有平行于位错线的切应变而无正应 变,即不引起体积的膨胀和收缩; ●位错畸变区也是几个原子间距宽度,同样是线位错。 比较:刃形位错的特征 综合而言刃形位错具有以下几个重要特征: (1)刃形位错有一个额外半原子面; (2)刃形位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道,其中既有正应变, 又有切应变; (3)位错线与晶体滑移的方向垂直,即位错线运动的方向垂直于位错线 3.2.2.3 混合型位错 晶体中已滑移区与未滑移区的边界线(即位错线)既不平行也不垂直于滑移方向, 即滑移矢量与位错线成任意角度,这种晶体缺陷称为混合型位错(mixed dislocation)。混合型位错可分解为刃型位错分量和螺型位错分量,它们分别 具有刃型位错和螺型位错的特征。 混合型位错的产生及原子组态见图 3-18a、图 3-18b、图 3-18c
32.2.4位错的易动性 晶体中位错处的原子处于高能不太稳定状态,因此在切应力作用下原子很容易移 动。含有位错晶体的滑移过程实质上是位错的运动过程,此过程中原子实际的位 移距离远小于原子间距,这种滑移要比两个相邻原子面整体相对移动(即刚性滑 移)容易得多。图3-19是位错在外力作用下的运动过程。因此实际晶体滑移所 需要的临界切应力便远远小于刚性滑移,换句话讲,晶体的实际强度比理论强度 低得多。 3.2.3柏氏矢量 用来描述位错区域原子的畸变特征(包括畸变发生在什么晶向以及畸变有多 大)的物理参量,称为柏氏矢量(Burgers vector)。它是一个矢量,1939年 由柏格斯(J.M.Burgers)率先提出 3.2.3.1柏氏矢量的确定: 柏氏矢量可通过柏氏回路(Burgers circuit)来确定。在含有位错的实际晶体中 作一个包含位错发生畸变的回路,然后将这同样大小的回路置于理想晶体中,此 时回路将不能封闭,需引 个额外的矢量b连接回路,才能使回路闭合,这个矢 量b就是实际晶体中位错的柏氏矢量。如图3-20a、图3-20b、图3-21a、图3-21b 所示
3.2.2.4 位错的易动性 晶体中位错处的原子处于高能不太稳定状态,因此在切应力作用下原子很容易移 动。含有位错晶体的滑移过程实质上是位错的运动过程,此过程中原子实际的位 移距离远小于原子间距,这种滑移要比两个相邻原子面整体相对移动(即刚性滑 移)容易得多。图 3-19 是位错在外力作用下的运动过程。因此实际晶体滑移所 需要的临界切应力便远远小于刚性滑移,换句话讲,晶体的实际强度比理论强度 低得多。 3.2.3 柏氏矢量 用来描述位错区域原子的畸变特征(包括畸变发生在什么晶向以及畸变有多 大)的物理参量,称为柏氏矢量(Burgers vector)。它是一个矢量,1939 年 由柏格斯(J.M.Burgers)率先提出 3.2.3.1 柏氏矢量的确定: 柏氏矢量可通过柏氏回路(Burgers circuit)来确定。在含有位错的实际晶体中 作一个包含位错发生畸变的回路,然后将这同样大小的回路置于理想晶体中,此 时回路将不能封闭,需引一个额外的矢量 b 连接回路,才能使回路闭合,这个矢 量 b 就是实际晶体中位错的柏氏矢量。如图 3-20a、图 3-20b、图 3-21a、图 3-21b 所示
1.右手法则 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直,其正负可用右手法则确定,如图3一22 所示。(通常先人为地规定位错线的方向,然后用右手食指表示位错线的方向, 中指表示柏氏矢量的方向,当拇指向上是为正刃型位错,向下时为负刃型位错。) 螺型位错的柏氏矢量与位错线平行,且规定柏氏矢量与位错线正向平行的为 右旋;反向平行的为左旋。 2.三种类型位错的矢量图解法,如图3一23所示 3.2.3.2柏氏量的特征:●用柏氏矢量可判断位错的类型。柏氏矢量与位错线垂 直者为刃型位错,平行者为螺型位错,既不垂直又不平行者为混合位错
1. 右手法则 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直,其正负可用右手法则确定,如图 3-22 所示。 (通常先人为地规定位错线的方向,然后用右手食指表示位错线的方向, 中指表示柏氏矢量的方向,当拇指向上是为正刃型位错,向下时为负刃型位错。) 螺型位错的柏氏矢量与位错线平行,且规定柏氏矢量与位错线正向平行的为 右旋;反向平行的为左旋。 2. 三种类型位错的矢量图解法,如图 3-23 所示。 3.2.3.2 柏氏矢量的特征:●用柏氏矢量可判断位错的类型。柏氏矢量与位错线垂 直者为刃型位错,平行者为螺型位错,既不垂直又不平行者为混合位错
●柏氏矢量反映位错区域点阵畸变总累积的大小。柏氏矢量越大,位错周围 晶体畸变越严重。 ●用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大小。位错运动导致晶体滑移时, 滑移量大小即柏氏矢量五,滑移方向即为柏氏矢量的方向。 ●一条位错线具有唯一的柏氏矢量。它与柏氏回路的大小和回路在位错线上 的位置无关,位错在晶体中运动或改变方向时,其柏氏矢量不变。 ●若位错可分解,则分解后各分位错的柏氏矢量之和等于原位错的柏氏矢 量。 ●位错可定义为柏氏矢量不为零的晶体缺陷,它具有连续性,不能中断于晶 体内部。其存在形态可形成一个闭合的位错环,或连接于其他位错,或终止在晶 界,或露头于晶体表面。 3.2.3.3柏氏矢量的表示方法: 柏氏矢量的表示方法与晶向指数相似,只不过晶向指数没有“大小”的概 念,而柏氏矢量必须在晶向指数的基础上把矢量的模也表示出来,因此柏氏矢量 的大小和方向要用它在各个晶轴上的分量,即点阵矢量a,b和c来表示。对于 立方品系,由于ab0,故柏氏矢量可表示为~号n,其中n为正整数。 [u网]是与柏氏矢量6同向的品向指数(如图3-24中4=a110),2-210)). 柏氏矢量的校外云+。表示位错的强度
●柏氏矢量反映位错区域点阵畸变总累积的大小。柏氏矢量越大,位错周围 晶体畸变越严重。 ●用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大小。位错运动导致晶体滑移时, 滑移量大小即柏氏矢量 b,滑移方向即为柏氏矢量的方向。 ●一条位错线具有唯一的柏氏矢量。它与柏氏回路的大小和回路在位错线上 的位置无关,位错在晶体中运动或改变方向时,其柏氏矢量不变。 ●若位错可分解,则分解后各分位错的柏氏矢量之和等于原位错的柏氏矢 量。 ●位错可定义为柏氏矢量不为零的晶体缺陷,它具有连续性,不能中断于晶 体内部。其存在形态可形成一个闭合的位错环,或连接于其他位错,或终止在晶 界,或露头于晶体表面。 3.2.3.3 柏氏矢量的表示方法: 柏氏矢量的表示方法与晶向指数相似,只不过晶向指数没有“大小”的概 念,而柏氏矢量必须在晶向指数的基础上把矢量的模也表示出来,因此柏氏矢量 的大小和方向要用它在各个晶轴上的分量,即点阵矢量 a,b 和 c 来表示。对于 立方晶系,由于 a=b=c,故柏氏矢量可表示为 ,其中 n 为正整数, [uvw]是与柏氏矢量 b 同向的晶向指数(如图 3-24 中 , )。 柏氏矢量的模 表示位错的强度
同一晶体中,柏氏矢量愈大,表明该位错导致点阵畸变愈严重,它所在处的 能量也愈高。能量较高的位错通常倾向于分解为两个或多b2>b2+bg2个能量 较低的位错:b→b十b,并满足,以使系统的自由能下降。 11 210 图324柏氏矢量的表示法 3.2.4位错的运动 品体宏观的塑性变形是通过位错运动来实现,并且晶体的力学性能如强 度、塑韧性和断裂等均与位错的运动有关。位错运动的基本形式有两种:滑移 (slip)和攀移(clib)。 3.2.4.1位错的滑移 位错的滑移是在外加切应力作用下,通过位错中心附近的原子沿柏氏矢 量方向在滑移面上不断地作少量位移(小于一个原子间距)而逐步实现的。如图 3-25,图3-26,图3-27所示。 图3-28螺型位错的双交滑移及增殖模型说明:
同一晶体中,柏氏矢量愈大,表明该位错导致点阵畸变愈严重,它所在处的 能量也愈高。能量较高的位错通常倾向于分解为两个或多 b1 2>b2 2+b3 2个能量 较低的位错:b1→b2+b3,并满足,以使系统的自由能下降。 图 3-24 柏氏矢量的表示法 3.2.4 位错的运动 晶体宏观的塑性变形是通过位错运动来实现,并且晶体的力学性能如强 度、塑韧性和断裂等均与位错的运动有关。位错运动的基本形式有两种:滑移 (slip)和攀移(climb)。 3.2.4.1 位错的滑移 位错的滑移是在外加切应力作用下,通过位错中心附近的原子沿柏氏矢 量方向在滑移面上不断地作少量位移(小于一个原子间距)而逐步实现的。如图 3-25,图 3-26,图 3-27 所示。 图 3-28 螺型位错的双交滑移及增殖模型说明: