材料成形金属学：1 位错理论.ppt

1.位错理论基础1.1 晶体缺陷的类型n点缺陷n线缺陷n面缺陷1.21.3 位错的基本概念刃型位错螺型位错柏氏矢量的确定、位错密度1.4 位错的应力场及应变能刃型位错的应力场螺型位错周围只有一个切应变：螺型位错应力场位错应变能位错的线张力定义：每增加单位长度的位错线所做的功或增加的位错能派纳力（Peirls- Nabarro），此阻力来源于周期排列的晶体点阵式中，b为柏氏矢量的模，G：切变模量，v：泊松比 W为位错宽度，W=a/1-，a为滑移面间距1.5 位错的运动及晶体的塑性变形1）通过位错滑动而使晶体滑移，p 较小 , 设ab，v约为0.3， 则p为（10-310-4）G，仅为理想晶体的1/1001/1000 2）p随a值的增大和b值的减小而下降在晶体中，原子最密排 面其面间距a为最大，原子最密排方向其b值为最 小，可解释 晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和原子密 排方向进行3）p随位错宽度减小而增大 强化金属途径：一是建 立无位错状态，二是引入大量位错或其它障碍物，使其难以运 动 位错的攀移及驱动力化学力：如晶体中有过剩的点缺陷，如空位，单位时间内跳到位错上的空位（原子）数就要超过离开位错的空位（原子）数，产生驱动力；弹性力：多余半原子面缩小、膨胀过程中，如果有垂直于多余半原子面的弹性应力分量，它就要作功。

位错攀移的驱动力为两者之和 刃型位错错螺型位错错多余半原子面有无滑移面唯一无数柏氏矢量与位错错线线垂直平行滑移、攀移均有只能滑移刃型位错和螺型位错滑移攀移位错错类类型刃型、螺型刃型保守运动动（体积积不变变）是否驱动驱动 力切应力正应力空位扩扩散无有（2）滑移和攀移 交滑移bbb主滑移面交滑移面刃型双交滑移n如果进行双交滑移的那段螺型位错长度为100nm，位错的柏氏矢量为0.2nm，试求实现位错增殖所必需的切应力（G=4GPa）向心恢复力：弯曲位错的向心恢复力f 与位错的线张力成正比，与位错的曲率半径成反比，指向曲率中心如果要使位错保持原来的曲率半径，必须在其上作用一个与f大小相等、方向相反的力1.6 位错在应力场中的受力外力使晶体变形做的功=位错在F力作用下移动ds距离所作的功1.7 位错间的相互作用（1）写出位错间作用力的表达式（2）分析位错的受力 同符号刃型位错:/2 稳定平衡位置； /4不稳定平衡位置1.8 位错与溶质的交互作用n溶剂原子、溶质原子体积不同，晶体中的溶质原子会使周围晶体发生弹性畸变弹性畸变，产生应力场n位错与溶质原子的弹性相互作用应力场发生作用 科氏气团溶质原子刃型位错1.9 位错的交割 割阶与扭折n割阶的形成增加了位错线长度，要消耗一定的能量。

因此交割对位错运动是一种阻碍增加变形困难，产生应变硬化刃型位错的交割/割阶的类型 1.10 位错的增殖与塞积位错的增殖机制开动（F-R）位错源的临界切应力 位错的塞积n当位错在滑移过程中遇到沉淀相、晶界等障碍物时，可能被阻挡停止运动，并使由同一位错源增殖的后续位错发生塞积塞积使障碍处产生了应力集中应变硬化的机制之一位错塞积群中位错的分布与数量堆垛层错 （1 1）形成）形成密排堆垛次序有误密排堆垛次序有误层错层错面缺陷面缺陷形成形成 fcc晶体的层错类型：抽出型：插入型：（2）类型1.11 实际晶体中的位错肖克莱（Shockley）不全位错弗兰克（Frank）不全位错1.12 扩展位错位错反应位错反应：分解或合成条件：1）几何条件：反应前各位错柏氏矢量之和应等于反应后各位错柏氏矢量之和 即： b前=b后2）能量条件：反应过程是能量降低的过程 Eb2 b2前b2后 扩展位错：一个位错分解成两个半位错和它们中间夹的层错带构成的位错面心立方晶体的滑移如：全位错分解为两个肖克莱不全位错面角位错 影响加工硬化/断裂。