1、一、位錯的基本類型1、刃型位錯：模型：產生：晶體局部滑移產生。ABCD：滑移面；EFGH：局部滑移產生的多余半原子面；EF：多余半原子面的“刃邊”，稱作“刃型位錯線”，是已滑移區(ABEF)與未滑移區(EFCD)在滑移面上的邊界線，垂直于滑移方向。第1頁/共27頁刃型位錯線周圍的原子排列：位錯線周圍：有 (25)個原子間距的點陣畸變；點陣畸變相對于多余半原子面左右對稱。含有多余半原子面的部分晶體受壓，原子間距減小；不含多余半原子面的部分晶體受拉，原子間距增大；第2頁/共27頁正、負刃位錯正刃型位錯：用“”表示。負刃型位錯：用“”表示。正、負刃位錯的劃分是相對的，但有用。第3頁/共27頁2、螺型

2、位錯位錯模型：產生：晶體局部滑移產生。ABCD：滑移面；bb：螺型位錯線，也是已滑移區(AB bb)與未滑移區(bb CD)在滑移面上的邊界線，但平行于滑移方向。第4頁/共27頁螺型位錯線周圍的原子在位錯線附近有一個約幾個原子間距寬的，上、下層原子不吻合的過渡區(bb和aa之間) 。位錯線附近的原子：按螺旋形排列。第5頁/共27頁左、右螺型位錯右螺旋位錯：符合右手法則的螺型位錯。左螺旋位錯：符合左手法則的螺型位錯。拇指：前進方向；其余四指：旋轉方向。左、右螺型位錯有著本質區別，無論將晶體如何放置，也不可能改變其原本的左、右性質。第6頁/共27頁3、混合型位錯混合位錯：位錯線與滑移方向成任意角度

3、的位錯。混合位錯線是一條曲線，在A處是螺位錯，在C處是刃型位錯，在A與C之間的每一小段位錯線都可以分解為刃型和螺型兩個分量。第7頁/共27頁混合位錯的分解混合位錯的分解第8頁/共27頁二、柏氏矢量1939年，柏格斯（J.M.Burgers）提出。柏氏矢量：用來揭示位錯本質，描述位錯行為的矢量。1、柏氏矢量的確定用柏氏回路確定。1）人為規定位錯線的正方向。2）在實際晶體中，作柏氏回路，回路中的每一步都連接相鄰的原子。3）在完整晶體中，按同樣的方向和步數作一個對比回路。從終點Q到始點M連接起來的矢量 ，即為柏氏矢量。b第9頁/共27頁螺型位錯柏氏矢量的確定方法完全相同。第10頁/共27頁刃位錯的特

4、征：柏氏矢量與位錯線互相垂直。刃型位錯都有一多余半原子面，多余半原子面的周界（即刃型位錯線）可以是折線，也可以是曲線，但都與柏氏矢量垂直，即垂直于于滑移方向。第11頁/共27頁螺位錯的特征：柏氏矢量與位錯線互相平行。螺型位錯無多余半原子面，原子錯排呈螺旋形；螺型位錯線與柏氏矢量平行，故一定是直線。第12頁/共27頁2、柏氏矢量的物理意義柏氏矢量是一個反映由位錯引起的點陣畸變大小的物理量。矢量的方向：表示位錯的性質與位錯線的取向；矢量的模 ：表示畸變的程度，稱為位錯強度。同一晶體中， 大，位錯產生的點陣畸變大。位錯的許多性質都與柏氏矢量有關，如位錯的能量、應力場、位錯受力等。b bb b第13頁

5、/共27頁3、柏氏矢量的特性 守恒性：柏氏矢量與回路起點的選擇無關，也與回路的具體途徑無關，只要是饒著位錯一周，所得到的柏氏矢量是恒定不變的。 一條位錯線具有唯一的柏氏矢量：即不管此位錯線各處的形狀和位錯的類型如何，其各部分的柏氏矢量都相同。 如果所作的柏氏回路包含有幾個位錯，則得出的柏氏矢量是這幾個位錯柏氏矢量之總和。 第14頁/共27頁由柏氏矢量的特性得出的推論 如有幾個位錯相遇于一點（稱為位錯節點），朝向節點的各位錯的柏氏矢量之和，等于離開節點的各位錯線的柏氏矢量之和。 若所有位錯線都指向（或離開節點），則它們的柏氏矢量之和為零。 位錯線只能終止在晶體表面或晶界上，而不能中斷于晶體內部。

6、在晶內，它只能形成封閉的環或與其它位錯相遇于節點，構成網絡。第15頁/共27頁4、柏氏矢量的表示方法用點陣矢量表示。對立方晶系：用與柏氏矢量同向的晶向指數表示。例：從原點到坐標值為 的陣點柏氏矢量： ，矢量的模： 。 三軸分量簡單立方，沿X軸，從原點相鄰結點， ；a,0,0面心立方，從原點底心， ；體心立方，從原點體心， ； ， nwnvnu, uvwnab222wvunab 100 ab 1102ab 0 ,2,2aa 1112ab 2,2,2aaa 1112ab aab232121212 第16頁/共27頁柏氏矢量的運算用矢量加法進行運算：若 ，則：如 ，則： 2222,1111wvuna

7、bwvunab )21)(21)(21(21wwvvuunabbb 11262,11131abab 11023306112622261126111321aaaaaabbb 第17頁/共27頁5、根據 與位錯線的關系，確定位錯的類型可滑移位錯， 總是平行于滑移方向，故可根據 與位錯線的關系，確定位錯的類型。(1) 位錯線，刃型位錯。將 順時針旋轉90，若 的方向與位錯線正向一致，正刃位錯；反之，則為負刃位錯。(2) 位錯線，螺型位錯。 的方向與位錯線正方向一致，右螺型位錯； 的方向與位錯線負方向一致,左螺型位錯.(3) 和位錯線成任意角度090，混合位錯。混合位錯可分解為刃型分量和螺型分量。bb

8、bbbbbbbb cos,sinbsbbeb 第18頁/共27頁 第19頁/共27頁位錯密度：單位體積中所含位錯線的總長度。L位錯線總長度，V晶體體積。若把晶體中的位錯線視為直線，而且平行地從晶體的一端延伸到另一端，則位錯密度=穿過單位截面積的位錯線的數目。A晶體的截面面積，l每根位錯線的長度(假定即晶體厚度)，n過A面積的位錯線數目。三、位錯密度VLv AnAllns vs 第20頁/共27頁 的單位：m/m3=1/m2。充分退火金屬： =10101012/m2，劇烈冷變形金屬： =10151016/m2，超純單晶體 ： 107/m2。v v v v 第21頁/共27頁晶體強度與位錯密度的關系 提高工程材料強度的兩條途徑：(1)盡量減小位錯密度，如晶須（絲狀單晶體）(2)盡量增大位錯密度，如冷變形、淬火。充分退火金屬第22頁/共27頁晶胞XYZabc晶格常數a，b，c第23頁/共27頁體心立方晶胞晶格常數：a=b=ca=b=c； = = = = =90=90 晶胞原子數：原子半徑：配位數：8致密度：0.68XYZabc2r2raa21881 araar43)2()4(222 33342aVcVcrVVVVaaca 為晶胞體積，為晶胞體積，為原子總體積，為原子總體積，