浙大材料科学与基础课件最新版5th(共8部分).doc

任意柏格斯矢量的两个平行的直线位错:分解为刃型分量和螺型分量,分别计算两螺和两刃间的相互作用,再叠加起来结论:若柏格斯矢量夹角<p/2,则两位错互相排斥;若柏格斯矢量夹角>p/2,则两位错互相吸引2、位错塞积:许多位错被迫堆积在某种障碍物前,如Error!,它们来自同一位错源,具相同的柏格斯矢量,障碍物如晶界塞积群(在垂直于位错线方向的)长度:对刃型为Nmb/pt(1-n),对螺型为Nmb/pt。正比于位错总数N,反比于外加切应力t塞积群的平衡:外加切应力所产生的滑移力Fx=tb,使位错尽量靠紧;其他位错间的排斥力(每一对位错间的排斥力,式2-74)使位错尽量散开;障碍物阻力(短程),仅作用在塞积群前端的位错上达很高的数值。三者间的平衡位错塞积群前端的应力集中:受外力,同时受所有其它位错作用在领先位错与障碍物间挤压产生局部应力。n(塞积位错数)倍于外力的应力集中,能使相邻晶粒屈服,也可能在晶界处引起裂缝。:位错之间的相互转化。譬如一分为二或两合为一,位错反应条件:1、反应前矢量和等于反应后矢量和,即2、反应后总能量小于反应前总能量,即(因为能量正比于b2)。:位错互相切割的过程林位错:穿过运动位错的滑移面的其它位错。它会阻碍位错运动或位错切它而过位错割阶:交割过程中使位错被切割而产生的一小段不在原滑移面上的位错(Error!Referencesourcenotfound.)为两刃交割:它的柏格斯矢量是原矢量;(Error!Referencesourcenotfound.)为一刃一螺交割:柏格斯矢量与螺位错相同(二)位错与点缺陷的相互作用点缺陷在晶体中引起弹性畸变,受到位错应力场的作用。如正刃,滑移面上晶胞体积小一些,吸引比基体小的置换式溶质原子和空位;下边大一些,吸引间隙原子和比基体原子大的置换式溶质原子位错与溶质原子的相互作用能:外力(被假定为球形的溶质原子改变体积)反抗位错应力场所作的功DV为溶质与基体原子体积差。刃型位错的应力场公式代入有:,其中以此可分析得到吸引或排斥某种原子的区域,Error!(Snoek)气团:螺型位错与周围的溶质原子作用,原子在沿x、y、z的三种面心位置上发生择优分布(应力感生有序),使系统能量降低。这是因为面心位置上原子在<100>方向相接邻的基体原子距离近,在<110>方向相接邻的基体原子距离远,所以产生四方性的畸变(Error!Referencesourcenotfound.),不但有正应力分量,同时有切应力分量,也与螺型位错发生相互作用柯垂耳(Cottrell)气团:若温度和时间允许,溶质原子向位错附近的聚集。使位错的运动受到限制,因为这时推动位错运动,或挣脱气团束缚,或拖着气团前进电学相互作用:刃位错附近晶格的局部膨胀和压缩引起自由电子的再分布,在膨胀一侧浓度偏高,压缩一侧偏低,结果使得膨胀区荷负电,压缩区荷正电,整个位错成为一个线状的电偶极子。化学相互作用:位错周围溶质原子的浓度满足,其中C0为溶质原子平均浓度,U为互作用能。超过溶解度极限时,沉淀物质点在位错线上析出空位、间隙原子和位错的互相转化:过饱和度太高的空位沿一定晶面聚成片状析出,如Error!,太大后失稳,崩塌并合,转化成位错环;异号刃位错相遇,互相抵消,变成一列空位或填隙原子,如Error!;当两个螺型位错相切割时会产生刃型的位错割阶,带有刃型割阶的螺型位错继续滑移时,它的割阶将被迫攀移,结果在割阶走过的地方产生一串空位或者间隙原子,如Error!。五、位错源与位错增殖尽管位错是热力学不稳定的缺陷,但它们却经常存在于晶体之中,特别是金属晶体,位错密度一般很高位错的来源位错产生:位错的能量很大,除非晶体受到的应力接近理论切变的强度,位错不能靠热激活产生。位错不会在晶体中均匀形核1、过饱和空位可以凝聚成空位片(Error!Referencesourcenotfound.),空位片崩塌时便转化成位错环2、结晶时若偏析显著,点阵常数也不同,过渡区可能形成一系列刃型位错。3、另一种元素从表面向晶体中扩散、沉淀物或夹杂物,也会因为内应力形成位错4、位向有轻微差别的晶体相遇,结合处将形成位错。Error!、在裂缝尖端、夹杂物界面、表面损伤附近等应力集中区会产生位错(二)位错的增殖退火金属,位错密度约为106~108/cm2,塑性形变时增加到10ll~1012/cm2。可见,