Imperfections(defects)in“Itisthedefectsthatmakesmaterialssointeresting,justlikethehumanbeing.”“Defectsareattheheartofmaterials1a)Interstitialimpurityatom,b)Edgedislocation,c)Selfinterstitiald)Vacancy,e)Precipitateofimpurityatoms,f)Vacancytypedislocationg)Interstitialtypedislocationloop,h)Substitutionalimpurity2幾 點缺陷（pointdefect) 零維缺陷(zero-dimensionaldefect)幾何分 線缺陷（linedefect) 一維缺陷(one-dimensionaldefect)分為 面缺陷 ne 在一個方向上尺寸很 二維缺陷(two-dimensional （Theproductionofpoint原因

Frenkel空位，-〉晶體間 =電子能+畸變空位個數(shù)n位置點數(shù)n n

(Nn)!Sck[lnW

kln(NlnN!NlnNNlnNlnN10Sck[ln(Nn)!]k[ln(Nn)!lnn!lnSck[(Nn)ln(Nn)nlnnNlnN] FUTS

Unnn

F=U

n8FnEvT(ScnSfFn(EvTSf)kT[(Nn)ln(Nn)nlnnNlnN]

T（T

）T

（n）

TSfkT[ln(Nn)lnn]lnNnlnNEv

TSfkT

CCnexpS exp(Ev)Aexp(EvNkkTkT9CAexp(Ev =0.70kT C

030090000ReprintedwithpermissionfromNature(K.F.McCarty,J.A.Nobel,andN.C.Bar t,"VacanciesinSolidsandtheStabilityofSurfaceMorphology",Nature,Vol.412,pp.622-625(2001).Imageis5.75mby5.75m.)Copyright(2001)Macmillan2

（遷移和復(fù)合

/

/

實驗值：c=10-8~10-4h

x aam m

sin(2x

d2

ddd xhdddGdxdh dx

aa

G G mm0.01

edge移面，刃位錯的滑移面是唯一的。是對稱的，位錯線附近畸變大，遠處畸變小。 tb||b||b screw5)分左螺旋位錯left-handed 錯線相交成任意角度，。 柏氏矢量的確定Burgers bFS/RH

bs(b

bsb

r

rrr

bbsin

)e bt bt CanaloopbeentirelybbCylindrical ne2（strengthof

Burgers推論：1推論：1）bb1b2b3,bnbrnr， ，rb

auvw n

b

u2v2r

auvw

auvw 1

b46 1 1 1 1 1 2b3b43[111]6[112](3a3b3c)(6a6b6c)11

a b 01 b62 b5b62[101]2[011]2DislocationsinTitanium.(CourtesyofB.K.DislocationsinAl2O3andDislocationsin(a)Al2O3and(b)TiC.(CourtesyofJ.C.DislocationinAtomicresolutiontransmissionelectronmicrographofdislocationinmolybdenumwithaBurgerscircuitaroundit.(CourtesyofR.Gronsky.)？GlideofanGlideofanGlideofanGlideofan

crssisstressontheslipneindirectionofGlideofanGlideofan

crssisstressontheslipneindirectionofGlideofanGlideofan

crssisstressontheslipneindirectionofGlideofanGlideofan

crssisstressontheslipneindirectionofGlideofanGlideofanAsurfacestepofbiscreatedifaovertheentireslip

Surfacestep,nota（5）刃性位錯的滑移面是位錯線及b確定的唯一平面，而螺型位錯，CrossSlip） 的擴大或縮小〈的擴大或縮小〈=原子或空位的擴散

b r

r

r化

移動部分的移動方向： v移動部分v vb,

割階和扭折（Jogand 能其中一部分線段首先進行滑移，若由此造成的曲折線段就 Directionofscrew

edge

Bof Thisendofedgegoescreatesjog

Edgejogisindirectionofbs.Jogsslowmotionofdislocation.Screw-EdgeScrew-EdgeDislocationInctions:createsedgeWhydoesscrewalsohaveDirectionofscrew

EdgejogisindirectionofJogsslowmotionofeB e

edgeedgeScrew-EdgeScrew-EdgeDislocationInctions:createsedgeScrewjogisindirectionofbe.Whyisthereajoginscrew?

screw

TimesnapScrew-ScrewScrew-ScrewDislocationctions:createsedgeEnergycostofjogJogsslowmotionofInscrew-screwcase,joghastomoveviaCLIMB,orgeneratearowVACANCIESorINTERSTITIALS.Climbisnon-conservative,andpoint-defectscostsmoreenergy.

ux(x,y,u(x,y,

uy(x,y,uz(x,y,σσzx=zy=xy=

εzx=εzy=εxy=

Poisson'sratio,νbulkmodulus,K.λ：LaméG：shearYλ：LaméG：shearY=(40-600)GNm–2ν=(0.2–0.45),=G=2σ=θ=θzr=rθyx

εzθ=εrθ=εzr=zrθyxzrθyx(1)(1)ux=uy=應(yīng)變：z=b/2r=z應(yīng)力：zzGzGb/2r1/r規(guī)律；r->0,應(yīng)力無窮大，b1b12D2D y22x2y2D y22x2y2zz(xxyy y22Dx2y2xxzxyzzy0rr

sinrzz(rrD

r

cos

rzzrzz0 G g1

2(1 x

xxyyy Strain (E=Ec+Es≈EsEsGblne EeW dxdr

0 r 0

r

21dxdr41lnEsGbln0 0

Gb2sin2

ln

Gb2cos2lnR

lnEe

混合位錯角度因素： 螺K=1刃K=1- 1cos21）應(yīng)變能與b2成正比b的位錯最穩(wěn)定b，的位錯有可能分解為b小的位錯，以降低系統(tǒng)能量。 Es螺/Es刃1常用金屬材料1/3，Es螺/Es 直線為最短，位錯總有被拉直的趨勢，產(chǎn)生一線張力。

: T= bgds2Tsin

b

或 滑移力： 攀移力：FyFF1->2=1-FFr=

穩(wěn) 穩(wěn)

介穩(wěn)斥

穩(wěn) 穩(wěn) bb1b2/2:b2b1+b2:22b1b2/2:b2b1+b2:22= =nl/lA= 超純金屬單晶體：<103/cm2 Frank-ReadbAbAB GbGb

“釘扎”作用，使原位錯在新滑移面（111）上滑移時成為一個克-瑞德 簡單立方晶體：柏氏矢量=點陣矢量，點陣矢量n=1n<1部分位錯(partial實際晶體中的位錯須滿足兩大條件能量條件：bb實際晶體中的堆垛順序：密排原子面按一定順序堆垛而成代表：AB，BC，CA

▽ 抽出型插入型

(▽)(▽▽) 正常周期完整性=>晶體能量升高 不全位錯：若堆垛層錯不是發(fā)生在晶體的整個原子面上而只是部分區(qū)域存在，那么，在層錯與完整晶體的交界處就存在柏氏（b矢量不等于點陣矢量(a/6)*<121>(在(111)面上[121][121]

2

層錯與完整晶體的邊界,（a/3)*<111>。 克（Frank)不全位錯屬不動位錯（sessile222

(111),(-1,1,1),(1,-1,1),(1,1,-6條棱邊代表12個晶向，即 (a/6)<110（stair

：層錯能，F(xiàn)G(b1b2)dG(b1b2可見：d成反比，與G

aa

滑移面 單位位錯：(a/2)<111<111 ((0001)（當(dāng)c/a>=1.633時{1,0,-1,0},{1,0,-1,1}（當(dāng)c/a<1.633時 Grainboundary，Stackingfault，Twinboundary，InterphasedWdA.V.U恒溫恒容，組溫恒容，組元 i被割斷的化學(xué)鍵數(shù)目能量形成了新的表面

每個鍵

AreaAArea1 n1 n2 小的表面能。所以自由晶體在**DD 2sin2DD 2sin2 b bD大角度晶界（High-anglegrain rdFrdFdAui