材料科学基础位错反应和扩展位错.ppt
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1、第 三 章 晶 体 缺 陷(六)实际晶体结构中的位错,烟台大学 秦连杰E-mail:,面心立方晶体中的典型位错,柏氏矢量,位错类型,位错线形状,可能运动方式,4.位错反应(dislocation reaction):,4.位错反应,实际晶体中,组态不稳定的位错可以转化为组态稳定的位错;具有不同b的位错线可以合并为一条位错线;反之,一条位错线也可以分解为两条或多条具有不同b的位错线。位错反应位错之间相互转换(即柏氏矢量的合成与分解)。,4.位错反应,位错反应能否进行取决于两个条件:几何条件:反应前的柏氏矢量和等于反应后的柏氏矢量和。,能量条件:反应后诸位错的总能量小于反应前诸位错的总能量,这是热
2、力学定律所要求的。,注意:b的方向与规定的的正向有关。所以位错反应中,一般规定反应前位错线指向节点,反应后离开节点。,一个位错分解成两个或多个具有柏氏矢量的位错,面心立方晶体中一个全位错分解成两个肖克莱不全位错。,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,一个肖克莱不全位错和一个弗兰克不全位错合并成一个全位错。,两个全位错合并成另一全位错。,两个位错合并重新组合成另两个位错,如体心立方中:,4.位错反应,上例中:,结构条件:,满足,能量条件:,满足,反应能进行,4.位错反应,例:fcc中,柏氏矢量为 的位错能否分解成单位位错?,结构条件:,满足,能量条件:,满足,4.位错反应,5.
3、面心立方晶体中的位错,Thompson四面体:可以帮助确定fcc结构中的位错反应。,1)汤普森四面体,1)汤普森四面体,(b)四面体外表面中心位置,c)汤普森四面体的展开,1)汤普森四面体,用于表示fcc晶体中的位错反应,Thompson四面体在fcc晶胞中的位置:D点在坐标原点,其余顶点的坐标分别为,A(1/2,0,1/2),B(0,1/2,1/2),C(1/2,1/2,0)。四面体4个外表面(等边三角形)的中心分别用、表示,并分别对应A、B、C、D四个顶点所对的面。这样A、B、C、D、等8个点中的每2个点连成的向量就表示了fcc晶体中所有重要位错的柏氏矢量。,1)汤普森四面体,1)汤普森四
4、面体,由四面体顶点A、B、C、D(罗马字母)连成的向量:,罗-罗向量就是fcc中全位错的12个可能的柏氏矢量,1)汤普森四面体,1、罗-罗向量,由四面体顶点(罗马字母)和通过该顶点的外表面中心(不对应的希腊字母)连成的向量:,这些向量可以由三角形重心性质求得,不对应的罗-希向量是fcc中24个Shockley不全位错的柏氏矢量,2、不对应的罗-希向量,4个顶点到它所对的三角形中点的连线代表8个1/3111型的滑移矢量。根据矢量合成规则可以求出对应的罗希向量:,对应的罗希向量就是fcc中8个Frank不全错的柏氏矢量。,3、对应的罗-希向量,所有希希向量也都可以根据向量合成规则求得:,同理可得:
5、,希希向量就是fcc中压杆位错的柏氏矢量。,4、希-希向量,2)扩展位错,面心立方中扩展位错的进一步解释:,正常堆垛ABCABC.,B位置到C位置:ABCACB.,层错,2)扩展位错,由一个全位错分解为两个不全位错,中间夹着一个堆垛层错的整个位错组态。,面心立方晶体中,能量最低的全位错是处在(111)面上的柏氏矢量为 的单位位错。现考虑它沿(111)面的滑移情况。,如图(111)面上的圆球位置为A层位置,B层和C层的原子分别处于三个A层原子位置的低谷位置。,a)全位错的滑移,若单位位错 在切应力作用下沿着(111)在A层原子面上滑移时,则B层原子从B1位置滑动到相邻的 B2位置,点阵排列没有变
6、化,不存在层错现象。但需要越过A层原子的“高峰”,这需要提供较高的能量。,面心立方晶体中,能量最低的全位错是处在(111)面上的柏氏矢量为 的单位位错。现考虑它沿(111)面的滑移情况。,但如果滑移分两步完成,即先从 B1位置沿A原子间的“低谷”滑移到邻近的C位置,即;然后再由C滑移到另一个 B2位置,即,这种滑移比较容易。,b)及 分位错的滑移及其间的层错,而第二步从C位置再移到B位置时,则又恢复正常堆垛顺序。,每一步滑移造成了层错,因此,层错区与正常区之间必然会形成两个不全位错。故 和 为肖克莱不全位错。也就是说,一个全位错 分解为两个肖克莱不全位错 和,全位错的运动由两个不全位错的运动来
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