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1、1.4 位错的应力场及应变能 应力分量与应变分量 完全弹性体，服从虎克定律 各向同性 连续介质，可以用连续函数表示基本假设 （连续介质模型） 对位错线周围r0以内部分不适用 畸变严重，不符 合上述基本假设位错中心原子错排严重，且位错周围的原子也相应 偏离平衡位置 应力场 晶体内能增加位错应变能 位错中心处原子严重错排，周围原子偏离 中心位置位错周围产生应力场，晶体的 内能也增加。 因晶体中存在位错而使晶体增加内能位 错的应变能。线张力其作用是使位错变直降低位错能量 相当于 物质弹性称之为位错的弹性性质 类似于液体 为降低表面能产生的表面张力。 位错应变能与位错线长度成正比。为降 低能量，位错线
2、具有尽量缩短其长度的倾向 ，从而使位错产生线张力。定义：每增加单位长度的位错线所做的功或增加的位错能位错的线张力。Surface EnergySurface atoms Have neighbors to side and below Have higher energy Less firmly bonded than those in bulk Require less additional energy to be moved out of their lattice place Susceptible to higher temperature, chemical activity su
3、ch as etching, and corrosionSurface curvature Convex surface has higher energy than the flat surface Flat surface has higher energy than the concave surface1.5 位错的运动与晶体的塑性变形Movement of an edge dislocation across the crystal lattice under a shear stress. Dislocations help explain why the actual stren
4、gth of metals in much lower than that predicted by theory.Requires lower shear stress to cause slip than a plane in a perfect lattice:1. Earthworm moves forward through a hump that starts at the tail and moves toward the head;2. Moving a large carpet by forming a hump at one end and moving it to the
5、 other end. The force required to move a carpet is much less than that required to slide the carpet along the floor.Movement of an Edge Dislocation 刃位错的运动 刃型位错滑移a） 位错逐排依次前进，实现两原子面的相对滑 移； b） 滑移量=柏氏矢量的模； c） 外力 / b，位错线 ，位错线运动方向/ d） 一定时，正、负位错运动方向相反，但最终 滑移效果相同；e) 滑移面唯一。 Effect of dislocations in the latt
6、ice structure under stressIn the series of diagrams, the movement of the dislocation allows deformation to occur under a lower stress than in a perfect lattice螺位错滑移：a） 位错逐排依次滑移，实现原子面的滑移； b） 滑移量=柏氏矢量的模； c） / b，位错线/ ，位错线运动方向 ； d） 一定时，左、右螺位错位错运动方向相反， 但最终滑移效果相同；e） 滑移面不唯一。位错攀移 dislocation climb原子扩散离开（到）位
7、错线半原子面缩 短（伸长）正（负）攀移空位扩散离开 （到）位错线半原子面伸长（缩短） 负（正）攀移 Vacancy capture by dislocation line, dislocation climbs upNearby atom moves into dislocation, leaving a vacancy nearbyDislocations are the major source & sink for vacancies. Vacancies allow dislocations to climb up/down.ANOTHER TYPE OF EDGE DISLOCATI
8、ON MOTION: CLIMB攀移之特点a） 刃位错垂直于滑移面运动非守恒运动 ；b） 属扩散过程需热激活高温易出现；c）作用原滑移面上运动受阻攀移新滑 移面滑移、继续攀移。只能是刃位错才 能发生。 Cross-Slip: 交滑移bbbPrimary slip planeCross slip planeedge= Dislocation generator (similar to Frank-Read source)交滑移 cross slip作用原滑移面上运动受阻交滑移新 滑移面滑移继续交滑移只能是螺位错才 能发生说明：交滑移不是塑变的主要机制可避 开障碍物便于滑移 结论：交滑移能力影响滑
9、移进行 进一步影响塑性变形攀移与交滑移比较攀移：只能刃位错 非守恒运动 避开障碍物 的方式 交滑移：只能螺位错 守恒运动SLIP (OR GLIDE) VS. CLIMB 滑移与攀移Slip is relatively easy, but climb is slower since vacancies must diffuse to/from the dislocation. 难易程度？Slip can be blocked by large precipitates. Blocking dislocations increases strength but lowers ductility.
10、Climb allows dislocations to move around obstaclesFe3C slipFeclimbslipFe3CFeslip1.5 位错与溶质的交互作用 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。 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 位错与溶质原子交互作用溶质原子相位 错线聚集溶质原子气团。 位错更加稳定。1.6 位错的增殖与塞积Heterogeneous Nucleation Frank-Reed Source FR源的形核 FR源的开动条件： 推动力（外力） 位错运动点阵摩擦力和障
11、碍物阻力当外力作用在两端不能自由运动的位错上 时，位错将发生弯曲。 Dislocation Loop: Frank ReedmLeft & right screw intersects at m = cancellation 螺位错相消This process could continue and generate a lot of loops.可生成大量位错环 位错塞积位错与面缺陷的交互作用 Dislocation pile-ups位错源晶界B晶界LPrA晶界位错源1.7 实际晶体中的位错由简单立方，深化到面心立方、体心立 方和密排六方晶体中的位错。全位错与不全位错（1）实际晶体中的 位错类型简单立方：b点阵矢量只有全位错实际晶体：b = 点阵矢量b点阵矢量整数倍 全位错其中b点阵矢量单位位错b点阵矢量整数倍不全位错其中b 点阵矢量部分位错位错反应 几何条件：反应前后柏氏矢量和相等（方向、大 小）； 能量条件：反应后能量降低 判断方法： 几何条件判断方法：求反应前后各个位错柏氏矢 量的矢量和 能量条件判断方法：求反应前后各位错 |b|2 的和 位错的合并与分解
