材料科学基础笔记1 - 图文

散才能进行,故把攀移运动称为非守恒运动;而相对应的位错滑移为守恒运动,位错攀移需要热激活,较之或以所需的能力更大,攀移为非保守运动,改变晶体体积,正攀移使体积减小,负攀移使体积增大。

(3)运动位错的交割

当一位错在某一滑移面上运动时,会与穿过滑移面的其他位错交割。 若形成的曲折线段就在位错的滑移面上时——扭折 若形成的曲折线段垂直于位错的滑移面时——割阶

有时位错的攀移可理解为割阶沿位错线逐步推移,而使位错线上升或下降,因而攀移过程与割阶的形成能和移动速度有关。

刃型位错的割阶为刃型位错,其扭折线段为螺型位错 螺型位错的割阶为刃型位错,其扭折线段也为刃型位错

形成曲折线段的这部分位错大小取决于另一位错,但它的柏氏矢量为原位错。

位错交割后,每根位错线上都可能产生扭折或割阶,其大小和方向取决于另一位错的柏氏矢量,但具有原位错的柏氏矢量,所有的割阶都是刃型位错,扭折可以是刃型的,也可以是螺型的,扭折与原位错线在同一滑移面上,可随主位错线一道运动,几乎不产生阻力,而且扭折在线张力作用下消失,但割阶与原位错线不在同一滑移面上,故除非割阶产生攀移,否则割阶就不能随主位错线一道运动,成为位错运动的障碍——割阶硬化

带割阶的位错运动分为三种情况:a.割阶高度为1-2个原子间距,在足够大的外力作用下,螺型位错可把割阶拖着走,在割阶后面留下一排点缺陷。b.割阶高度很大,20nm以上,它们各自独立在各自的滑移面上滑移,以割阶为轴,在滑移面上旋转。c.高度在上述之间,形成位错环。

17.位错的弹性性质

(1)里面应力分量的第一个下标表示应力作用面的外法线方向,第二个下标表示应力的指向,只要6个应力分量就可决定任一点的应力状态。

(2)对于螺型位错,只有切应力分量,无正应力分量,说明螺位错不会引起警惕的膨胀和收缩。螺位错产生的切应力分量只与切应变有关,螺位错的应力场是轴对称分布的,即与位错等距离的各处,其切应力值相等,并随着与位错距离的增大,应力值减小。

对于刃型位错,同时存在正应力分量与切应力分量,且大小与G.b成正比,

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与切应变成反比,随着位错距离增大,应力值减小。平行于位错线的直线上,任一点的应力均相同。应力场对称于多余的半原子面。在滑移面上,没有正应力,只有切应力,且切应力达到极大值。正刃型位错的位错滑移面上侧为正应力,滑移面下侧为张应力。

(3)位错的应变能

位错周围点阵畸变引起弹性应力场导致晶体能量的增加,这部分能量称为位错的应变能——位错的能量。

分为两部分:位错中心畸变能和位错应力场引起的弹性应变能 单位长度刃型位错的应变能和螺型位错的应变能的表达式要会

直线位错的应变能小于弯曲位错的——位错线有尽量变直或缩短长度的趋势。位错的存在会使体系的内能增大,虽然位错的存在也会引起晶体中熵值的增大,但相对来说,熵值增加有限,可忽略不计,因此位错的存在使晶体处于高能的不稳定状态,可见位错是热力学不稳定的晶体缺陷。(与点缺陷作对比)

(4)位错的线张力

为了降低能量,位错线有力求缩短的倾向,故在位错线上,存在一种使其变直的线张力T,其表达式要熟记。位错的线张力不仅使位错变直,而且也是晶体中位错呈三维网络分布的原因

τ=Gb/2r——一条两端固定的位错在切应力τ的作用下将呈曲率半径r的弯曲。

(5)作用在位错线上的力——使位错运动

Fd=τb Fd:作用在单位长度位错线上的力,方向与位错垂直,指向滑移面的未滑移部分。这是一种组态力,它不代表位错附近原子实际所受到的力,也区别于晶体上的力,Fd的方向与外切应力的方向可以不同,对于纯螺型位错,Fd垂直于外切应力。

切应力作用在滑移面上——滑移力

正应力作用——刃型位错——垂直于滑移面方向运动(攀移)——攀移力——Fy=-σb

作用在单位长度刃型位错上的攀移力的方向与位错线攀移方向一致,也垂直于位错线。σ是作用在多余半原子面上的正应力,它与b平行。

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