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1、晶体缺陷理论 第1章 位错的基本性质 合肥工业大学 宣天鹏,1.1 位错基本概念 1.2 弹性力学基础知识 1.2.1 位错的应力场 1.2.2 位错的弹性能、自由能及线张力 1.2.3 位错受力 1.2.4 位错的攀移力,1.1 位错基本概念 原子发生错排时，在某一方向是几百到上万个原子间距，另外两个方向仅有 3-5 个间距 位错对金属强度、相变影响显著,泰勒认为位错在切应力作用下的运动完成晶体塑性形变的滑移过程,1.1.1位错的基本类型和特征,1.刃型位错,演示,2. 螺型位错,J:晶体缺陷第1章动画螺位错.wmv演示,演示,刃型位错和螺型位错的异同点,3. 混合位错,1.1.2 柏氏矢量
2、,1.柏氏矢量的确定,2.柏氏矢量的物理意义,3.柏氏矢量的特性,4.柏氏矢量的表示方法,b=a/n，n为正整数； 若b1=a/nu1 v1 w1， b2=a/nu2 v2 w2 b=b1+b2=a/nu1 v1 w1+a/nu2 v2 w2 = a/nu1+u2 v1 +v2 w1 + w2 b =(u2 + v2 + w2 )1/2,1.1.3 位错的运动1.刃位错的滑移和攀移,刃位错的攀移,2.螺位错的滑移,3.混合位错的滑移,4.位错环的运动,1.2 位错的弹性性质 1.2.1位错的应力场 正应力：xx ，yy ， zz 切应力：xy =yx ； xz=zx ；yz=zy,a.螺位错应
3、力场,G ：切变弹性模量。 除Z方向外，其余方向无位移，应力为零； 应力场只与半径有关，是径向对称的； r 0 ，应力无穷大不适用于位错中心的严重畸变区。 由于螺位错的正应变等于零，所以其体膨胀率等于零，即形成螺位错时体积不发生变化。,b.刃位错应力场,正应力分量与切应力分量同时存在，与 Z 无关，即与刃位错平行的直线各点应力状态相同 y0, 滑移面以上， xx0 是拉应力 y=0, 无正应力，切应力最大 任一点 |xx | |yy | 以上关系不适用于刃位错中心区,1.2.2.位错的应变能,We/Ws=,=,一般金属材料的1/3，所以 We/Ws1.5,K10.75,1.2.3.位错的线张力 为了降低能量，位错有尽可能缩短其长度的倾向，这时产生了一种称为线张力的组态力。因此，位错力求变直。线张力是一种组态的作用力，与位错线附近的个别原子所受的作用力不同。,位错线有应变能=位错线有缩短趋势以减少应变能=位错线张力 线张力等于单位长度位错的应变能,4.作用在位错上的力,攀移作用力,xx,xx,xx,5.位错间的交互作用力,a.两平行螺位错,b.两平行刃位错,同号位错 y0,fy 0,正攀移 y0,fy 0,负攀移 即沿y轴方向相互排斥 异号位错 y0,fy0,负攀移 y0,fy 0,正攀移 即沿y轴方向相互吸引，最终位错可能合并消失,
