位错的运动1011.ppt
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1、第三节 位错受力及其运动 n一、作用在位错上的力 1. 虚功原理:外力对晶体滑移 所做的功等于位错线受“力” 移动所做的功。 2. 关于“力”的说明: n这是一个虚构的力,但源于 晶体的内外应力场。 n只要存在内外应力场,位错 即使静止也受力。 n这是一种组态的作用力,并 非原子所受的作用力。 3.位错受力的两种形式: n(1)滑移力(外力为切应力) n单位长度位错上的力:f= b n与位错的运动方向平行,并垂直于位错线,指向 未滑移区。任何位错均可发生滑移运动。 n位错受力处处相等,位错只在滑移面上运动,也 称滑移力。位错的滑移不改变晶体体积,称保守 运动。 n(2)攀移力(外力为与b同向的
2、正应力) n单位长度刃位错受力:f=- b n拉应力作用下f为负(负攀移),压应力下f为正( 正攀移) n二、位错的滑移:外切应力作用下,位错在滑移面上的运动,导致晶体永 久变形。 1.刃位错的滑移: 位错滑移是在切应力作用下,通过位错中 心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不断地做少量的位 移(小于一个原子间距)而逐步实现的。位错运动到哪里, 哪里就出现多余半原子面。在切应力作用下,滑移面上方每 列原子只移动了b/6,位错就移动了一个原子距离b,多余半 原子面也移动了一个原子距离在晶体表面出现一个滑移台阶 ,这种滑移方式所需要的应力比晶体作整体运动所需的应力 要小得多。 纯刃位错的滑移沿位错
3、线的法线方向进行,滑移面由位 错线与其柏矢量组成。位错在滑移面上的运动叫滑移。对刃 型位错,柏矢量与位错线垂直,滑移面是唯一的。 n2. 螺位错的滑移: 柏矢量与位错线平行,在切应力作用下,螺 位错的移动方向与柏氏矢量相垂直,也与 切应力及晶体滑移的方向相垂直。螺位错 具有多个滑移面,在滑移运动时可从一个 滑移面到另一个滑移面上去,这一过程称 为交滑移。 3. 混合位错的滑移 n沿柏氏矢量方向对晶 体施加应力,则A、 B处为符号相反的刃 位错,C、D处为符 号相反的螺位错,在 相同的外力作用下, 各自运动方向相反, 故位错环只能收缩或 扩展。同样是晶体产 生一个b大小的宏观 变形。 4. 位错
4、滑移的方向 n三、位错的攀移 刃型位错在垂直于滑移面方向的运动称为攀移。这 相当于多余半原子面的伸长或缩短,因而需要原 子的迁移。 正攀移:正刃位错原子从多余的半原子面边缘跳入 晶格间隙位置,作为间隙原子扩散开来,或者跳 入晶体中扩散到附近的空位时,都能使位错向上 攀移。 负攀移:反之若间隙原子扩散到位错线上,位错向 下攀移。 位错的线张力 n线张力:位错线增加一个单 位长度时,引起晶体能量的 增加,即位错的线张力就等 于:单位长度位错的应变能 T=W= Gb2。直线=1,弯曲 =0.5。 n考虑到实际晶体中位错是弯 曲的,在远处的应力场可能 会有部分抵消,使位错线的 线张力小于直位错线,通常
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