材料科学与工程基础第一章详解.ppt

1. 刃型位错 （a)立体模型 （b）平面图 刃型位错示意图 G H E F 晶体局部滑移造成的刃型位错 已滑移区和未滑移区在滑移面上的交线 τ τ 位错运动示意 位错线 晶体滑移方向 位错线运动方向 位错线 原子错排的管道 晶格畸变 位错宽度：畸变程度1/4原子间距 2. 螺型位错 C B A D (b) （a）立体模型 ；（b）平面图 螺型位错示意图 A B C D (a ) 已滑移区和未滑移区在滑移面上的交线 上下两层相邻原子发生了错排和不对齐——螺旋型 螺型位错示意图 螺型位错示意图 位错线 晶体滑移方向 位错线运动方向 位错线 原子错排的管道 晶格畸变 右螺型位错 左螺型位错 3. 柏氏矢量 柏氏矢量是描述位错几何特性最重要的参数之一。柏氏矢量由柏氏回路确定。 b l l b 柏氏矢量的物理意义： 柏氏矢量的方向代表晶体的滑移方向，滑移量的大小即柏矢大小。 （1）滑移方向即柏氏矢量的方向，滑移量的大小即柏氏的大小 （2） 越大，位错周围畸变越严重 （3）刃：l 螺： l// （4）刃： l、 确定的平面为滑移面，只有1个 螺：滑移面不定，可在更多的滑移面上进行滑移 b b b b 小结 4.位错的定义 （1）已滑移区和未滑移区在滑移面上的交线 （2） 不为0 （3）原子错排的管道 b 5. 位错密度 线缺陷 附近晶格畸变，对强度影响显著。强度的变化与位错密度有关。 位错密度很低或者很高时，晶体的强度比较高。 强度 位错密度：单位体积中位错线的总长度或穿过单位截面积的位错线数目，单位m-2。 三、面缺陷 晶体中的面缺陷是指在两个方向尺寸很大而第三方向尺寸很小，呈面状分布的缺陷。这类缺陷有晶界、亚晶界、相界、堆垛层错等。 工业纯铁的晶界 晶界 亚晶界 A B C D 1.晶界 grain boundary 晶体结构相同但位向不同的晶粒之间的界面 实际金属的晶体结构 多晶体材料 通常使用的金属都是由很多小晶体组成的，这些小晶体内部的晶格位向是均匀一致的，而它们之间，晶格位向却彼此不同，这些外形不规则的颗粒状小晶体称为晶粒。 这种由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。 晶粒与晶粒之间的界面称为晶界。 1.晶界 晶界是两相邻晶粒间的过渡界面。由于相邻晶粒间彼此位向各不相同，故晶界处的原子排列与晶内不同。 它们同时受到相邻两侧晶粒不同位向的综合影响，而做无规则排列或近似于两者取向的折衷位置的排列 相邻晶粒位向差10˙小角度晶界 10˙大角度晶界 晶界示意图 (1) 小角度晶界 对称倾侧晶界 由一系列相隔一定距离的刃型位错组成——位错墙 B. 扭转晶界 由互相交叉的螺型位错网络组成 一般情况：刃型位错和螺型位错的组合 位错间距D=b/? 大角度晶界 结构复杂 大角度晶界模型 好区：原子排列较整齐的区域 坏区：原子排列紊乱的区域 重合位置点阵模型 晶界特性： (1) 晶粒长大,晶界平直化 (2)偏聚与反偏聚 (3) 晶界熔点低 (4)晶界对塑性变形起阻碍作用,提高强硬度 (5)有利于原子扩散 (6) 固态相变时新相优先于晶界处形成 2.亚晶界 实验表明，在实际金属的一个晶粒内部晶格位向也并非一致，而是存在一些位向略有差异的小晶块（位向差一般不超过2°）。 这些小晶块称为亚结构。亚结构之间的界面称为亚晶界。 亚晶界实际上是由一系列的位错所组成。为小角度晶界。 亚晶界示意图 亚晶界上原子排列也不规则，具有较高的能量，与晶界类似的特征 细化亚结构，可显著提高金属的强度。 3.相界 　具有不同晶体结构的两相之间的分界面． 　　　 共格界面　 界面能最低　弹性应变能高 0.05 相界 半共格界面 界面能居中　弹性应变能低 0.05~0.25 　　　非共格界面 界面能最高 弹性应变能为０ 0.25 错配度 4. 堆垛层错 　 晶体堆垛顺序发生局部差错而产生的一种晶体缺陷,又叫层错. 层错能:产生单位面积层错所需的能量. 层错能越小,层错出现的