再说一次柏氏矢量材料科学基础材料科学基础第五章第五章1 1向上教学向上教学单晶体在切应力作用下的变形2 2向上教学向上教学刃型位错3 3向上教学向上教学螺型位错4 4向上教学向上教学位错运动电镜观察5 5向上教学向上教学刃型位错柏氏矢量的确定6 6向上教学向上教学7 7向上教学向上教学u代表位错，并表示其特征（强度、畸变量）；代表位错，并表示其特征（强度、畸变量）；反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。总积累。u通常将柏氏矢量称为位错强度，该矢量的模通常将柏氏矢量称为位错强度，该矢量的模|b|b|表示了畸变的程度，称为位错的强度。表示了畸变的程度，称为位错的强度。u位错的许多性质如位错的能量，所受的力，位错的许多性质如位错的能量，所受的力，应力场，位错反应等均与其有关。它也表示出应力场，位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。晶体滑移时原子移动的大小和方向。柏氏矢量的物理意义柏氏矢量的物理意义8 8向上教学向上教学柏氏矢量的物理意义柏氏矢量的物理意义l表示晶体滑移的方向和大小表示晶体滑移的方向和大小9 9向上教学向上教学u当一个刃型位错沿滑移面滑过整个晶体，就会在晶体表面当一个刃型位错沿滑移面滑过整个晶体，就会在晶体表面产生宽度为一个柏氏矢量产生宽度为一个柏氏矢量b b的台阶，造成晶体的塑性变形。的台阶，造成晶体的塑性变形。u在滑移时，刃型位错的移动方向一定是与位错线相垂直，在滑移时，刃型位错的移动方向一定是与位错线相垂直，即与其柏氏矢量相一致。即与其柏氏矢量相一致。u位错线沿着滑移面移动时，它所扫过的区域是已滑移区，位错线沿着滑移面移动时，它所扫过的区域是已滑移区，而位错线未扫过的区域为示滑移区。而位错线未扫过的区域为示滑移区。图 刃型位错滑移导致晶体塑性变形的过程1010向上教学向上教学柏氏矢量的物理意义柏氏矢量的物理意义l表示晶体滑移的方向和大小表示晶体滑移的方向和大小1111向上教学向上教学图 螺型位错滑移导致晶体塑性变形的过程u在在切切应应力力作作用用下下，螺螺型型位位错错的的移移动动方方向向是是与与其其柏柏氏氏矢矢量量相相垂垂直直。对对于于螺螺型型位位错错，由由于于位位错错线线与与柏柏氏氏矢矢量量平平行行，所所以以它它不不象象刃刃型型位位错错那那样样具具有有确确定定的的滑滑移移面面，而而可可在在通通过过位位错错线线的的任任何何原原子子平平面面上上滑滑移移。如如果果螺螺型型位位错错在在某某一一滑滑移移面面滑滑移移后后转转到到另另一一通通过过位位错线的临近滑移面上滑移的现象称为交滑移。错线的临近滑移面上滑移的现象称为交滑移。1212向上教学向上教学思考v怎样判断位错线的移动方向？怎样判断位错线的移动方向？拇指拇指顺着柏氏矢量方向顺着柏氏矢量方向移动的部分晶体移动的部分晶体食指食指位错线的方向位错线的方向中指中指位错线运动方向位错线运动方向1313向上教学向上教学u混合位错混合位错u晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）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。成任意角度，这种晶体缺陷称为混合型位错。u混合型位错可分解为刃型位错分量和螺型位错分量。混合型位错可分解为刃型位错分量和螺型位错分量。图 晶体局部滑移形成混合位错1414向上教学向上教学图 混合位错的原子组态1515向上教学向上教学图 三种类型位错的矢量图解法 u用柏氏矢量可判断位错的类型1616向上教学向上教学柏氏矢量的物理意义柏氏矢量的物理意义l用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大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。位错运动导致晶体滑移时，滑移量大小即柏氏矢量小即柏氏矢量b b，滑移方向即为柏氏矢量的，滑移方向即为柏氏矢量的方向。方向。1717向上教学向上教学u由由于于混混合合位位错错可可以以分分解解为为刃刃型型和和螺螺型型两两部部分分，因因此此，不不难难理理解解，混混合合位位错错在在切切应应力力作作用用下下，也也是是沿沿其其各各线线段段的的法法线线方方向向滑滑移移，并并同同样样可可使使晶晶体体产产生生与与其柏氏矢量相等的滑移量。其柏氏矢量相等的滑移量。（a）位错环 （b）位错环运动后产生的滑移图 位错环的滑移1818向上教学向上教学u柏氏矢量的特征柏氏矢量的特征u一条位错线具有唯一的柏氏矢量。一条位错线具有唯一的柏氏矢量。l位错具有连续性，不能中断于晶体内部。其存在位错具有连续性，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，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。或终止在晶界，或露头于晶体表面。1919向上教学向上教学l刃型位错除了可以在滑移面上滑移外，还可垂直于滑移面发生攀移。刃型位错除了可以在滑移面上滑移外，还可垂直于滑移面发生攀移。l当半原子面下端的原子跳离，即空位迁移到半原子面下端时，半原子当半原子面下端的原子跳离，即空位迁移到半原子面下端时，半原子面将缩短，表现为位错向上移动，这种移动叫做正攀移。反之叫做负面将缩短，表现为位错向上移动，这种移动叫做正攀移。反之叫做负攀移。攀移。l位错攀移时伴随着物质的迁移，需要扩散才能实现。因为攀移需要原位错攀移时伴随着物质的迁移，需要扩散才能实现。因为攀移需要原子扩散，所以较之滑移所需的能量更大。对于大多数金属，这种运动子扩散，所以较之滑移所需的能量更大。对于大多数金属，这种运动在室温下很难进行。因此，位错攀移时需要热激活，也就是比滑移需在室温下很难进行。因此，位错攀移时需要热激活，也就是比滑移需要更大的能量。要更大的能量。l通常称攀移为通常称攀移为“非守恒运动非守恒运动”，滑移则称为，滑移则称为“守恒运动守恒运动”。位错除滑移外：位错除滑移外：攀移攀移2020向上教学向上教学u3.3.位错运动的交割位错运动的交割u对于在滑移面上运动的位错来说，穿过此滑移面的其它位对于在滑移面上运动的位错来说，穿过此滑移面的其它位错称为林位错。林位错会阻碍位错的运动，但是若应力足够错称为林位错。林位错会阻碍位错的运动，但是若应力足够大，滑动的位错将切过林位错继续前进。位错互相切割的过大，滑动的位错将切过林位错继续前进。位错互相切割的过程称为位错交割或位错交截。程称为位错交割或位错交截。u一般情况下，两个位错交割时，每个位错上都要新产生一一般情况下，两个位错交割时，每个位错上都要新产生一小段位错，它们的柏氏矢量与携带它们的位错相同，它们的小段位错，它们的柏氏矢量与携带它们的位错相同，它们的大小与方向决定于另一位错的柏氏矢量。大小与方向决定于另一位错的柏氏矢量。u当交割产生的小段位错不在所属位错的滑移面上时，则成当交割产生的小段位错不在所属位错的滑移面上时，则成为位错割阶，如果小段位错位于所属位错的滑移面上，则相为位错割阶，如果小段位错位于所属位错的滑移面上，则相当于位错扭折。当于位错扭折。2121向上教学向上教学两根互相垂直的刃型位错的交割（柏氏矢量互相平行）两根互相垂直的刃型位错的交割（柏氏矢量互相垂直）2222向上教学向上教学图 两个柏氏矢量互相垂直刃型位错交割2323向上教学向上教学u螺型位错与螺型位错的交割螺型位错与螺型位错的交割图 螺型位错与螺型位错的交割位错割阶刃型位错位错扭折刃型位错2424向上教学向上教学u刃型位错与螺型位错的交割刃型位错与螺型位错的交割图 刃型位错与螺型位错的交割位错割阶刃型位错位错扭折刃型位错2525向上教学向上教学v位错密度位错密度v晶晶体体中中所所含含位位错的的多多少少可可用用位位错密密度度来来表表示示。位位错密密度度定定义为单位体位体积晶体中所含位晶体中所含位错线的的总长度，其表达式度，其表达式为v若若为了了简便便起起见，可可把把晶晶体体中中的的位位错线视为一一些些直直线，而而且且是是平平行行地地从从晶晶体体的的一一端端延延伸伸到到另另一一端端，于于是是位位错密密度度就就可可被被视为垂垂直直于于位位错线的的单位位截截面面中中所所穿穿过的的位位错线数数目，即目，即2626向上教学向上教学图 晶体位错密度和强度关系示意图2727向上教学向上教学柏氏矢量特征柏氏矢量特征l若位错可分解，则分解后各分位错的柏氏矢量之若位错可分解，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。和等于原位错的柏氏矢量。2828向上教学向上教学3 3密排六方密排六方4 4体心立方体心立方6 6面心立方面心立方3 3简单立方简单立方数量数量|b|b|方向方向柏氏矢量柏氏矢量结构类型结构类型2929向上教学向上教学3030向上教学向上教学思考题u判定下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞上作出判定下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞上作出矢量图。矢量图。3131向上教学向上教学