第三節(jié)位錯的能量及交互作用一．位錯的應變能

圖4-27下頁返回單位長度刃、螺位錯的應變能：

刃型位錯：螺型位錯：r0－位錯內(nèi)部半徑r1－位錯在晶體中的影響范圍上頁下頁其中2πr為周向長度，b為總的剪切變形量，γ為各點的切應變。其中G為材料的切變模量。螺型位錯周圍的切應力應為：螺位錯周圍的切應變應為：上頁下頁二．位錯線張力

TR上頁下頁平衡時，位錯上的作用力與線張力在水平方向上相等，即：由此可知，保持位錯線彎曲所需的切應力與曲率半徑成反比，這一關(guān)系式對位錯運動及增殖有重要意義。上頁下頁三、位錯的應力場及與其它缺陷的交互作用1.位錯的應力場●螺位錯：上頁下頁●刃位錯刃位錯的應力場要復雜得多，由于插入一層半原子面，使滑移面上方的原子間距低于平衡間距，產(chǎn)生晶格的壓縮應變，而滑移面下方則發(fā)生拉伸應變。壓縮和拉伸正應變是刃位錯周圍的主要應變。上頁下頁上頁下頁上頁下頁2.位錯與點缺陷的交互作用●柯氏氣團：對位錯起釘扎作用——固溶強化●通過動畫說明溶質(zhì)原子的交互作用當晶體內(nèi)同時含有位錯和點缺陷時，兩者之間會發(fā)交互作用?！窨瘴慌c位錯也會發(fā)生交互作用，使位錯發(fā)生攀移，這在高溫下顯得十分重要。上頁下頁3.位錯與其它位錯的交互作用“同號相斥，異號相吸”rrFFFFb1b2b1b2圖4-33平衡螺型位錯之間的交互作用力上頁下頁四．位錯的合成與分解

●位錯反應的兩個條件幾何條件：∑b前=∑b后，即反應前后位錯在三維方向的矢量之和必須相等

能量條件：∑b2前=∑b2后，即位錯反應后應變能必須降低，這是反應進行的驅(qū)動力

上頁下頁●判斷位錯反應能否進行

幾何條件：

上頁下頁此反應滿足幾何與能量條件，故反應成立。能量條件：上頁下頁●實際晶體中位錯的柏氏矢量

單位位錯或全位錯——位錯的b與連接點陣中最近鄰兩個原子的點陣矢量相等

不全位錯——b小于點陣矢量的位錯

晶體類型最密排方向單位位錯不全位錯fccbcchcp上頁下頁上頁下頁上頁下頁面心立方晶體全位錯與分位錯的滑移上頁下頁4)位錯運動不能引起晶體結(jié)構(gòu)的變化，只能引起晶體缺陷組態(tài)與分布的變化；5)刃位錯有一額外半原子面，位錯線呈任意形狀；螺型位錯無額外半原子面，其位錯線一定是直線；6)位錯的滑移面就是位錯線與它的柏氏矢量構(gòu)成的晶面，即滑移面；而一定晶體的滑移面，是指該晶體的原子上頁下頁密排面，即易滑移面；位錯的可滑移面不一定是晶體的易滑移面，當兩個滑移面重合時，滑移才容易進行。第四節(jié)晶體中的界面

晶體材料中存在很多界面，同一種相的晶粒與晶粒的邊界，不同相之間的邊界以及晶體的外表面等。晶面也是晶體缺陷，屬面缺陷。上頁下頁返回度層，是僅有2~3個原子厚度的薄層，原子排列相對無序，也比較稀疏些。3、晶界能晶界能：原子偏離了平衡位置，相對于晶體內(nèi)部，晶界處于較高的能量狀態(tài)，高出的那部分能量。記作γG。上頁下頁G為切變模量，B為柏氏矢量，為泊松比，B為積分常數(shù)，取決與位錯中心的錯排能。Gb4π(1–υ)小角度晶界能γG

=γ0θ(B–lnθ）式中γ0為材料常數(shù)

γ0=

，上頁下頁●金屬界面的分類

★外部表面：表面的結(jié)構(gòu)、成分和性質(zhì)均與晶體內(nèi)部不同，表面能多以表面表示?！飪?nèi)在界面

晶界：位向不同的相鄰晶粒間的界面

晶內(nèi)的孿晶界：平均直徑0.001mm，每個晶粒內(nèi)相鄰亞晶粒間界面。

上頁下頁晶內(nèi)的亞晶界：晶體中一部分原子以每一界面為共有面而與令一部分原子呈晶面對稱排列時，稱為孿晶，孿晶之間的界面即為孿晶界。晶內(nèi)的層晶界：堆垛層錯是一種典型的共格界面

晶內(nèi)的相界：兩相間的界面上頁下頁●結(jié)構(gòu)

共格界面：兩晶粒的原子在界面上完全相互匹配

半共格界面：界面兩側(cè)兩相點陣結(jié)構(gòu)相近而原子間距相差較大外共格界面：兩相原子在界面上無任何匹配關(guān)系

下頁后退上頁下頁●性質(zhì)

界面能——單位面積界面的自由焓r大角度晶界的r>小角度晶界的r外共晶格界面的r>半共晶格界面的r>共晶格界面的r上頁下頁本章思考題1.各種晶體缺陷地異同?2.晶體滑移與位錯運動