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文檔簡介
1、 湖南工學院 位錯對晶體的強度與斷裂等力學性能起著決定性的作用。同時,位錯對晶體 的擴散與相變等過程也有一定的影響。 一、位錯模型的提出背景 完整晶體塑性變形滑移的模型金屬晶體的理論強度理論強度比實測 強度高出幾個數(shù)量級 晶體缺陷的設想 線缺陷(位錯)的模型 以位錯滑 移模型計算出的晶體強度,與實測值基本相符。 晶體(例如Cu單晶體)作剛性滑移所需的臨界切應力值(1540MPa)與實際 滑移測定的值(1MPa)相差巨大,表明晶體內部一定存在著很多缺陷,它們使滑 移,即塑性變形,不需作兩個原子面之間的整體移動,在低的應力條件下就能進 行,這種內部缺陷就是位錯。 二、理想晶體的滑移模型 晶體在滑移
2、時, 滑移面上各個原子在切應力作用下,同時克服相鄰滑移面上 原子的作用力前進一個原子間距, 完成這一過程所需的切應力就相當于晶體的理 論剪切屈服強度, 這是一個很大的數(shù)值,例如Cu單晶體的理論剪切屈服強度約為 1540 MPa,但它實際的屈服強度僅為1Mpa,二者相差巨大 。 三、位錯的基本類型和特征 晶體在不同的應力狀態(tài)下, 其滑移方式不同。根據(jù)原子的滑移方向和位錯線 取向的幾何特征不同,位錯分為 1、刃位錯 形成及定義 晶體在大于屈服值的切應力t作用下,以ABCD面為滑移面發(fā)生滑移。EF是晶 體已滑移部分和未滑移部分的交線,猶如砍入晶體的一把刀的刀刃,即刃位錯。 幾何特征: 位錯線與原子滑
3、移方向相垂直;滑移面上部位錯線周圍原子受 壓應力作用, 原子間距小于正常晶格間距;滑移面下部位錯線周圍原子受張應力 作用,原子間距大于正常晶格間距。 分類:正刃位錯, “” ;負刃位錯, “T” 。符號中水平線代表滑 移面,垂直線代表半個原子面。 刃型位錯的結構特征 有一額外的半原子面; 可理解為是已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線,可是直線 材料物理化學 湖南工學院 也可是折線和曲線, 但它們必與滑移方向和滑移矢量垂直;只能在同時包含有位 錯線和滑移矢量的滑移平面上滑移; 位錯周圍點陣發(fā)生彈性畸變,有切應變, 也有正應變;位錯畸變區(qū)只有幾個原子間距,是狹長的管道,故是線缺陷 2、螺位錯 形成及定義
4、晶體在外加切應力t作用下,沿ABCD面滑移,圖中EF線為已滑移區(qū)與未滑移 區(qū)的分界處。 由于位錯線周圍的一組原子面形成了一個連續(xù)的螺旋形坡面,故稱 為螺位錯。 幾何特征: 位錯線與原子滑移方向相平行;位錯線周圍原子的配置是螺旋 狀的。 分類:有左、右旋之分,分別以符號“È”和“Ç”表示。其中小圓點代 表與該點垂直的位錯,旋轉箭頭表示螺旋的旋轉方向。它們之間符合左手、右手 螺旋定則。 螺型位錯的結構特征 無額外的半原子面,原子錯排程軸對稱,分右旋和左旋螺型位錯;滑移面不 是唯一的, 包含螺型位錯線的平面都可以作為它的滑移面;位錯周圍點陣也發(fā)生 彈性畸變, 但只有平行于位錯線的切應變而無正應變,即不引起體積的膨脹和收 縮;位錯畸變區(qū)也是幾個原子間距寬度,同樣是線位錯。 3、混合型位錯 在外力t作用下, 兩部分之間發(fā)生相對滑移,在晶體內部已滑移和未滑移部 分的交線既不垂直也不平行滑移方向(伯氏矢量b),這樣的位錯稱為混合位錯。 位錯線上任意一點,經矢量分解后,可分解
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