大学材料科学基础第四章晶体缺陷课件.ppt

Electron micrograph of dislocation loops formed by aggregation and collapse of vacancies in Al – 5% Mg. The helical dislocations are formed by vacancy condensation on a screw dislocation. 43,000 x. A transmission electron micrograph of a titanium alloy in which the dark lines are dislocations. 51,450 x. * 点缺陷示意图 4 无论哪种类型的位错，滑出晶体后，都会在晶体表面留下高度为b的台阶， 5 位错线滑动距离不等于该位错滑出晶体后引起的晶体宏观变形量，宏观变形量等于的b模，位错线滑动距离与晶粒大小有关。 6 晶体变形（滑移）方向与外加切应力同向，即与滑动位错的b同向，但不一定与位错线本身的滑动方向同向。 讨论书上例题（p104）。 4.2 位错的攀移 定义：位错的半个原子面沿位错滑移面法线 方向向上或向下的运动，即与b垂直，只有刃型位错才能进行攀移。 正攀移：位错线向上移动，半个原子面缩小； 负攀移：位错线向下移动，半个原子面扩大。 2 攀移方式： 负攀移 正攀移 攀移是借助于点缺陷的运动（扩散）来实现的，如果是空位扩散到位错线上，为正攀移，如果是间隙原子扩散到位错线上，为负攀移。攀移时位错线并不是整体移动，而是由点到面，逐步扩大。攀移是一个热激活过程。 攀移运动与滑移的不同：滑移不需借助扩散实现，滑移阻力很小，任何类型位错都能实现滑移。攀移阻力很大，只有刃位错才能攀移。 4.3 作用在位错上的力 位错线受力概念：位错线运动方向永远是位错线法线方向，按照牛顿定律，应有一外加力沿该方向作用在位错线上推动它向前运动，它不等于作用在晶体上的外加应力，该力称为法向力。 1. 法向滑移力 作用在晶体上的外加应力为切应力并与位错b平行时，作用在单位长度位错线上的法向滑移力为： f = τ│b│ 位错是在此力而不是在外加切应力作用下发生滑移的，它有以下特点： 1.该力作用方向为位错线法线方向，因而位错线总是沿位错线法线方向运动，符合牛顿定律。 2.该力方向（有时）与外加切应力不一致。 3.该力大小不等于外加切应力， 所以它是一特殊的作用力――法向滑移力，也有人也把它称为晶体受力后，晶体中位错感受到的力。总之，作用在晶体上的外加切应力和作用在位错线上的法向滑移力不是一回事，两者不能混为一谈。 法向力在数值上很小，说明位错滑移时阻力较小，这正是位错易动性的原因，也是晶体中存在位错降低晶体强度的主要原因，关于位错滑移阻力的计算（Pairs－Nabaro，派－纳力）在第八章中再介绍。 法向滑移力计算公式推导： f = τ│b│ 2. 法向攀移力 作用在晶体上的外加应力为正应力并与位错b平行时，位错不能滑移，在刃位错线上产生的是法向攀移力，方向与位错线垂直。 单位长度刃位错线上的法向攀移力为： fyy ＝ －σxx│b│ 正应力为拉应力时，刃位错产生负攀移； 正应力为压应力时，刃位错产生正攀移； 正应力对螺位错不起作用。 常温下，攀移力并不能使位错线发生攀移。 3小结： （1）外加应力为切应力时，不管位错形状、类型如何，其上都会受到法向滑移力的作用，单位长度上受力大小为：f = τ│b│，方向为位错线法线。 讨论位错环在切应力作用下的滑动。 中指(b)，食指（位错线），拇指（半个原子面） （2）外加应力为正应力时，只有刃位错和混合位错上会受到攀移力作用，对螺位错不起作用，受力大小为： fy ＝ －σ│b│sinφ，φ为b与位错线夹角。 （3）法向力计算公式应用条件。 外加切应力必须与b同向平行，对外加正应力也同样适用，如果外加应力与b不平行，只有与b平行的分量才起作用，若τ（σ）与b的夹角为θ，则： f =τ│b│cosθ 五 位错密度 表示晶体中位错数量多少的量，有两种表示方式： （1）用单位体积晶体中所含有的位错线的总长度表示： ρ ＝ S / V （长度/体积）（1/长度2） V － 晶体体积 S － 晶体V中位错线的总长度。 （2）用穿过单位面积位错线的根数表示： ρ ＝ n / A （1/长度2） 两种表示方法的量纲一样，但（2）（1）