位错的增殖.pdf

现象： 晶体通过位错的滑移产生塑性变形，但塑性变形以后，位错的数量不但没有减少，反而增加了这些都与位错的 增殖、塞积、交割 有关§ 3-6 位错的增殖、塞积与交割‹
位错增殖的方式有多种；增殖位错的地方称为 位错源 在塑性较好的晶体中以滑移方式进行‹
常见的滑移增殖机制： 弗兰克 -瑞德（ Frank-Read）位错源 增殖机制和 双交滑移 增殖机制一 . 位错的增殖‹弗兰克 -瑞德 （ Frank-Read）位错源增殖机制使位错源进行增殖的临界切应力为：式中： L为 A、 B间的距离，等于 2RSi 单晶中的 F-R源，位错线以 Cu沉淀缀饰后，以红外显微镜观察甲苯胺中的位错‹ 双交滑移增殖机制‡ 交滑移 的含义：螺位错从 一个滑移面转到 与其滑移面相交的 另一个滑移面 上滑移 螺位错在某一滑移面上运动受到阻碍时，可能离开原滑移面转向与其相交的另一个滑移面上继续滑移的过程 ‡
双交滑移 ：螺位错滑移时因局域切应力变化而改变滑移面，又因局域切应力减弱而 回到原滑移面 继续滑移的过程注：局域切应力的作用仅使一段位错发生双交滑移，因而在双交滑移发生 由次滑移面至主滑移面转化时 ，出现相对固定的两点 ，它就以 F-R源开始增殖。

mmnnmm/BACD二 . 位错的塞积‡ 位错滑移时，在滑移面上遇到障碍物（晶界、第二相等），位错将在障碍物处塞积，形成 塞积群 ‡ 越靠近障碍物，位错排列越密集，随距障碍物的距离增大，位错间距增二 . 位错的塞积‡ 塞积群中，位错数 N为：GbLkN0πτ=螺位错： k=1刃位错： k=1-ν‡ 障碍物受到的切应力为 ，塞积群在障碍物处产生应力集中， 有可能在障碍物处产生微裂纹，而导致晶体断裂 0ττ N=其中， 为作用在滑移面上的外加分切应力；L为位错源到障碍物的距离；G为切变弹性模量K为系数：0τ不锈钢中晶界前塞积的位错三 . 位错的交割‡
定义： 不同 滑移面上运动的位错相遇发生相互截割 的过程‡
位错交割的结果：在原来直的位错线上形成一段一个或几个原子间距大小的折线，即 割阶与扭折 ¾
割阶： 形成的曲折线段 不在 位错所在的滑移面上¾
扭折： 形成的曲折线段 处于 位错所在的滑移面上‡
几种典型的位错的交割¾
两个柏氏矢量 b相互垂直的刃位错的交割¾ 两个柏氏矢量相互平行的刃位错的交割注： 扭折对位错运动无阻碍，且不稳定，在位错线张力的作用下将会消除。

¾ 刃位错和螺位错的交割（柏氏矢量相互垂直）¾ 两个螺位错的交割（柏氏矢量相互垂直）‡
晶体中两个运动位错交割，各自位错线都可能产生割阶或扭折，割阶或扭折的 柏氏矢量与原位错相同； 割阶或扭折的 长度由另一位错的柏氏矢量的大小决定‡
割阶都是刃型位错；而扭折可以是刃型的，也可以是螺型的‡
割阶因与原位错线不在同一滑移面上，对位错运动产生阻碍作用当两者滑移不一致时，割阶只能通过攀移随原位错一起运动 割阶阻碍位错运动，造成的硬化，称割阶硬化‡
扭折位于原位错的滑移面上，在随同运动中几乎不产生阻力，且由于线张力的作用而容易消失总结：§ 3-7 实际晶体中的位错„ 在简单立方结构中的位错，其 b 总是等于点阵矢量„ 实际晶体中根据柏氏矢量的不同，可把位错分为以下几种形式：单位位错 ： b 等于单位点阵矢量 的位错；全位错 ： b等于单位点阵矢量整数倍 的位错；不全位错 ： b 不等于 单位点阵矢量或其整数倍的位错；部分位错 ： b小于 点阵矢量的位错„ 堆垛层错
¾ 定义： 实际晶体结构中密排面的正常堆垛顺序发生的局部错乱¾ 符号△代表 AB、 BC、 CA的顺序；符号▽代表相反的顺序，即 BA、 CB、 AC。

‹
fcc结构中 ：
¾ 面心立方结构的正常堆垛顺序中若抽掉一层原子面 A，变成 ABC↓ BCA---，称为 抽出型层错 表示为：¾ 面心立方结构的正常堆垛顺序中若插入一层原子面 B，变成 ABC↓ B↓ ABCA---，称为插入型层错表示为：抽出型 插入型面心立方结构的堆垛层错¾ 一个插入型层错相当于两个抽出型层错‹ 层错是一种晶格缺陷，它破坏了晶体的周期性和完整性，引起能量升高‹ 层错能： 产生单位面积层错所需要的能量‹ 层错能越小的金属，形成层错的几率越大如：奥氏体不锈钢的层错能为 0.01J/m2，铝的层错能为 0.20J/m2，在奥氏体不锈钢中可以观察到大量层错，在铝中实际上看不到层错一 . 全位错和不全位错以面心立方晶体为例：面是 ABCABCABC堆垛 )111晶面按照 ABCABCABC堆垛，形成面心立方晶体结构 )111A( )晶面111B晶面上 B层相对于 A层沿 晶向滑移 ，晶体结构不变，但在已滑移区和未滑移区之间形成全位错 )111 []110[ ]11021[]11021=brA[]11021( )晶面111BB晶面上 B层相对于 A层沿 晶向滑移 ，晶体结构出现层错，在已滑移区和未滑移区之间形成 不全位错 。

)111 [ ]112[ ]11261[ ]11261=brA[]11221( )晶面111BC1. 不全位错¾ 定义：柏氏矢量 不等于点阵矢量整数倍 的位错¾ 特点： 不全位错一定与层错共存，是层错与完整晶体的交界¾ 面心立方晶体中有两种重要的不全位错： 肖克莱(Shockley)不全位错和弗兰克 (Frank)不全位错 ‹ 肖克莱（ Shockley）不全位错图中 右边 晶体按ABCABC…正常顺序堆垛，而左边晶体是按ABCBCAB…顺序堆垛，即有层错存在， 层错与完整晶体的边界就是肖克莱不全位错 即面心立方晶体的 (111)面的 某一局部发生错动 而与完整晶体的交界，是柏氏矢量小于滑移方向上原子间距的不全位错 -101）面‹ 1948年 Shockley首先提出该位错模型‹ 肖克莱不全位错特点：¾ 不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是 有层错区和无层错区的边界 只有通过 局部滑移 形成¾ 肖克莱不全位错根据与柏氏矢量的夹角，可以是刃型、螺型、混合型位错¾ 滑移线和柏氏矢量均在层错面（滑移面上）， 柏氏矢量平行于层错面 由于层错只能位于一个平面上，则肖克莱不全位错只能是 一条直线或二维曲线 。

¾ 可以滑移 （结果使层错扩大或缩小），但 不能攀移 （不可能离开层错面，始终和层错相连）即肖克莱不全位错是 可动位错，能滑移运动 ‹
弗兰克不全位错‹
1949年弗兰克首先提出该位错模型‹
定义：在面心立方晶体中插入或抽出半层（ 111）面，形成局部层错， 层错与完整晶体的交界 ，柏氏矢量为 a/3¾ 正弗兰克位错 ： 插入半层 （ 111）面所对应的部分位错称正Frank位错如图 (a)所示 由过饱和的间隙原子聚集可形成的 插入型不全位错 ¾ 负弗兰克位错 ： 抽出半层 （ 111）面所对应的部分位错称负Frank位错如图 (b)所示 由过饱和空位聚集片崩塌可形成的 抽出型不全位错 ¾ 特点：z 属纯刃型不全位错z 只能攀移 （通过点缺陷的吸收或放出使层错面扩大或缩小）， 不能滑移 （滑移面是柏氏矢量与位错线构成的平面，要进行滑移，将使其离开所在层错面）z 位错线在（ 111）面上，为任意形状z 为 固定位错 典型金属晶体中的全位错和不全位错不全位错全位错密排六方不全位错全位错面心立方不全位错全位错体心立方柏氏矢量位错类型晶体结构10011121aa11231110811116111131aaaa10011021aa110311036111061100311113111261aaaaaa000103440211 c000121011031322061c二 . 位错反应位错除相互作用外，还可能 发生分解或合成 ，即位错反应。

位错反应有两个条件1） 几何条件： 反应前各位错柏氏矢量之和应等于反应后各之和即： Σ b前=Σ b后2） 能量条件： 反应过程是能量降低的过程∵ E∝ b2∴Σ b2前≥Σ b2后‹一个位错分解成两个或多个具有不同柏氏矢量的位错，如 fcc：一个全位错分解成两个肖克莱不全位错[] [] [ ]112612116111021aaa +→‹两个或多个具有不同柏氏矢量的不全位错合并成一个全位错，如 fcc：一个肖克莱和一个弗兰克不全位错合并成一个全位错[] [ ] []110211113111261aaa →+‹两个全位错合并成一个另一类型的全位错[] [ ] []110211102101121aaa →+‹两个位错合并成另外两个位错，如 bcc[][] [] [ ]1112111121010100 aaaa +→+222616121aaa +〉222213161aaa =+222212121aaa 〉+22224343aaaa +〉+„ 实际晶体中的位错反应三 . 扩展位错定义 ：一个全位错分解为两个肖克莱不全位错，中间夹着一个堆垛层错，它们组合在一起称为 “扩展位错 ”三 . 其他晶体中的位错+- ---+++ + +- ---+++ + +- -----+++ +- --+++ +- ---+ +++--- - -+ +++--- - -+ +++++--- -+ ++--- -+ +++-Na+Cl-Thanks。