第一章原子排列2教学提纲.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列3 柏氏矢量 Burgers vector(1) 确定方法 (避开严重畸变区) a 在位错周围沿着点阵结点形成封闭回路 b 在理想晶体中按同样顺序作同样大小的回路 c 在理想晶体中从终点到起点的矢量即为单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*2第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列3 柏氏矢量（1）确定方法 (避开严重畸变区)单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*3第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列3 柏氏矢量（1）确定方法 (避开严重畸变区)单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*4单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*5第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列(3) 柏氏矢量的物理意义与应用 a代表位错，并表示其特征（强度、畸变量）b判断位错的类型,确定滑移面 b正刃型位错负刃型位错右螺型位错左螺型位错c表示晶体滑移的方向和大小如右图所示，确定位错线分别为刃型位错和螺型位错时扫过晶体导致的表面圆形标记的变化情况。

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*6第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（3）柏氏矢量的物理意义 d柏氏矢量的守恒性（唯一性）：一条位错线具有唯一的柏氏矢量e若b分支为b1, b2.bn,在b=bi.b1b3b2单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*7第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列4 位错密度（1）表示方法：K/V n/A（2）晶体强度与位错密度的关系 （-图）c单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*8第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列4 位错密度（3）位错观察：浸蚀法、电境法c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning(c) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*9第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列4 位错密度（3）位错观察：浸蚀法、电境法Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*10第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列5 位错的运动（1）位错的易动性 原子的微小移动导致晶体产生一个原子间距的位移。

多个位错的运动导致晶体的宏观变形 比喻：地毯的挪动、蛇的爬行等单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*11第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列5 位错的运动（1）位错的易动性 位错滑移模型1 位错滑移模型2地毯式移动单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*12第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2）位错运动的方式 a 滑移：位错沿着滑移面的移动 刃型位错的滑移：具有唯一的滑移面 切应力方向与位错线垂直； 晶体滑移方向与位错运动方向一致单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*13第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2）位错运动的方式 a 滑移：位错沿着滑移面的移动 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*14第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2）位错运动的方式a滑移：位错沿着滑移面的移动螺型位错的滑移：具有多个滑移面切应力方向与位错线平行；晶体滑移方向与位错运动方向垂直从柏氏矢量角度，对任何位错：切应力方向与柏氏矢量一致；晶体滑移与柏氏矢量一致单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*15第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2）位错运动的方式a滑移：位错沿着滑移面的移动。

位错环的滑移：注重柏氏矢量的应用10h单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*16习题讨论课-晶体结构部分第一章第三节原子不规则排列1计算1cm3铜中的原子数，已知室温下acu=0.361nm.2已知Al2O3的密度为3.8g/cm3,求：（1）1mm3Al2O3中存在多少原子？(2)1gAl2O3中存在多少原子？3说明一个面心正方结构等于一个体心正方结构.4证明密排六方结构的c/a=1.633.5在(111)晶面上绘出属于的晶向.6You aregiven an unknown material and are asked to identify it to the best of your ability. What are some of the tests that you can perform to help identify the material?12h单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*17第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2）位错运动的方式 b 攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动 机制：原子面下端原子的扩散位错随半原子面的上下移 动而上下运动。

分类：正攀移（原子面上移、空位加入）/负攀移（原子面 下移、原子加入） 应力的作用：（半原子面侧）压应力有利于正攀移，拉应 力有利于负攀移单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*18第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（2）位错运动的方式 b 攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*19第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列（3）作用在位错上的力（单位距离上） (虚功原理-组态力）滑移：f=b；垂直于位错线，指向位错运动方向（未滑移区）攀移：f=b单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*20第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6 位错的应力场及其与其它缺陷的作用（1）应力场完全弹性体各向同性连续介质（位错中心区外）螺位错：z=b/2rzGb/2r特点：只有切应力分量；应力场对称分布;不适用于位错中心区单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*21第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6 位错的应力场及其与其它缺陷的作用（1）应力场刃位错：表达式(1-9)；同时存在正应力分量与切应力分量；各应力分量都是x，y的函数，而与z无关；刃型位错的应力场对称于多余半原子面（y-z面）； Y=0时，xx=yy=zz=0，说明在滑移面上，没有正应力，只有切应力，而且切应力xy达到极大值。

y0时，xx0；而y0时，xx0这说明正刃型位错的位错滑移面上侧为压应力，滑移面下侧为张应力在应力场的任意位置处，|xx|yy|单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*22第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6 位错的应力场及其与其它缺陷的作用（2）位错的应变能与线张力 A单位长度位错的应变能：w=Gb2(推导略）0.51.0,螺位错取下限，刃位错取上限B位错的线张力：T=Gb2C位错是不稳定的缺陷熵增不能抵消应变能的增加单根位错趋于直线状；结点处张力平衡；两端固定且受力时弯曲 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*23第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6 位错的应力场及其与其它缺陷的作用（2）位错的应变能与线张力D保持位错弯曲所需的切应力：Gb/2r单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*24第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6 位错的应力场及其与其它缺陷的作用（3）位错与位错的交互作用f=b，f=b （刃位错）同号相互排斥，异号相互吸引达到能量最低状态)单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*25第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列6 位错的应力场及其与其它缺陷的作用（4）位错与溶质原子的相互作用 间隙原子聚集于位错中心，使体系处于低能态。

柯氏气团：溶质原子在位错线附近偏聚的现象 （5）位错与空位的交互作用 导致位错攀单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*26第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列7位错的增殖、塞积与交割（1）位错的增殖：F-R源位错两端被钉扎，在切应力作用下发生弯曲；位错运动时发生卷曲；异号位错相遇一位错环+一位错线；上述过程重复进行p38)单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*27第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列7 位错的增殖、塞积与交割（2）位错的塞积 分布：逐步分散 错受力：切应力作用在位错上的力、位错间的排斥力、障碍物的阻力（短程） 障碍物源O单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*28第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列7 位错的增殖、塞积与交割（3）位错的交割位错交割后结果：按照对方位错柏氏矢量（变化方向和大小）割阶：位错交割后的台阶不位于它原来的滑移面上扭折：位于刃位错:割阶为刃型,扭折为螺型;螺位错:割阶和扭折均为刃型.对性能影响：增加位错长度,产生固定割阶p40)14h单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*29第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列8 位错反应（1）位错反应：位错的分解与合并。

2）反应条件几何条件：b前=b后；反应前后位错的柏氏矢量之和相等能量条件：b2前b2后;反应后位错的总能量小于反应前位错的总能量单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*30第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列9 实际晶体中的位错 位错的柏氏矢量一般是最短的点阵矢量 结构条件：柏氏矢量连接两个原子平衡位置 能量条件：体系能量越低，位错越稳定 （1）全位错：通常把柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错或单位位错 （2）不全位错：柏氏矢量小于点阵矢量的位错 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*31第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列9实际晶体中的位错（3）肖克莱和弗兰克不全位错肖克莱不全位错的形成：原子运动导致局部错排，错排区与完整晶格区的边界线即为肖克莱不全位错结合位错反应理解可为刃型、螺型或混合型位错能滑移，不能攀移单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*32第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列9 实际晶体中的位错 弗兰克不全位错的形成：在完整晶体中局部抽出或插入一层原子所形成只能攀移，不能滑移单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*33第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列9 实际晶体中的位错（4）堆垛层错与扩展位错堆垛层错：晶体中原子堆垛次 序中出现的层状错排。

扩展位错：一对不全位错及中 间夹的层错称之单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*34第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列三 面缺陷 面缺陷主要包括晶界、相界和表面，它们对材料的力学和物理化学性能具有重要影响单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*35第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列三 面缺陷1 晶界（1）晶界：两个空间位向不同的相邻晶粒之间的界面单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*36第三节 原子的不规则排列第一章第三节原子不规则排列三 面缺陷1 晶界（2）分类大角度晶界：晶粒位向差大于10度的晶界其结构为几个原子范围内的原子的混乱排列，可视为一个过渡区单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*37第三节 。