第二章晶體結構缺陷2.1概述2.2點缺陷2.3缺陷表示及反應方程式2.4線缺陷及位錯2.5面缺陷第四節(jié)線缺陷與位錯2.4線缺陷與位錯2.4.1概述2.4.2位錯概念2.4.3位錯類型2.4.1概述位錯是晶體中存在的非常重要的晶體缺陷，屬于線缺陷。位錯的特點是在一維方向上缺陷的尺寸較長，在另外二維方向上尺寸很小，從宏觀看缺陷是線狀的，從微觀看是管狀的。線缺陷：在兩個方向尺寸很小，一個方向尺寸較大（可以和晶體或晶粒線度相比擬），又稱為一維缺陷。位錯模型最開始是為了解釋金屬材料的強度性質提出來的。經(jīng)過近半個世紀的理論研究和實驗觀察，人們認識到位錯存在不僅影響晶體的強度性質，而且與晶體生長、表面吸附、催化、擴散、晶體的電學、光學性質等均有密切關系。位錯是晶體中常見的一種結構缺陷，對晶體的性質有很大的影響。了解位錯的結構及性質，對于了解金屬或者陶瓷多晶體中晶界的性質和燒結機理，也是不可缺少的。因此對于晶體中位錯的觀察和研究已經(jīng)得到廣泛的重視，晶體的生長過程也可以用位錯理論來進行解釋。2.4.2位錯概念

實際晶體在結晶時受到雜質、溫度變化或振動產(chǎn)生的應力作用，或由于晶體受到打擊、切削、研磨等機械應力的作用，使晶體內部質點排列變形、原子行列間相互滑移，不再符合理想晶格的有秩序的排列而形成線狀的缺陷，稱為位錯。位錯的概念提出于1934年，但直到20世紀50年代，隨著透射電子顯微鏡的發(fā)展，可直接觀察到位錯的存在，這一概念才為廣大學者所接受，并得到深入的研究和發(fā)展。迄今，位錯在晶體的塑性、強度、斷裂、相變以及其他結構敏感性的問題中均扮演著重要角色。其理論亦成為材料科學的基礎理論之一。2.4.3位錯類型

位錯最重要、基本的形態(tài)有刃型位錯和螺型位錯，也有介于它們之間的混合型位錯。1.刃型位錯(edgedislocation)2.螺型位錯(screwdislocation)3.混合位錯(mixeddislocation)刃型位錯(edgedislocation)

刃型位錯的結構有以下特點：正刃型位錯：多出的半原子面在滑移面上邊的刃型位錯，記為“⊥”；負刃型位錯：多出的半原子面在滑移面下邊的刃型位錯，記為“?”；這種正負之分只具相對意義，而無本質的區(qū)別。（1）刃型位錯有一個額外的半原子面。EF線為位錯線正刃型位錯負刃型位錯（2）刃型位錯線可理解為晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線。它不一定是直線，可以是折線或曲線，但它必與滑移方向相垂直。（3）位錯在晶體中引起畸變在位錯線處最大，離位錯線越遠晶格畸變越小。原子嚴重錯排的區(qū)域只有幾個原子間距，因此位錯是沿位錯線為中心的一個狹長管道。位錯的伯氏矢量柏氏矢量是一個反映位錯周圍點陣畸變總累積的物理量，記作b。矢量的方向為滑移方向；矢量的模|b|為滑移距離。用柏氏回路確定伯氏矢量：在實際晶體中，圍繞位錯(避開嚴重畸變區(qū))以一定的步數(shù)作一閉合回路(稱為柏氏回路)。在完整晶體中按同樣的方向、步數(shù)作相同的回路，該回路并不封閉。由終點向起點引一矢量，使該回路閉合，這個矢量b就是實際晶體中位錯的柏氏矢量。刃型位錯，位錯線與柏氏矢量垂直位錯的連續(xù)性：位錯不能中斷于晶體內部，但可以形成一個封閉的位錯環(huán)，或連接于晶界、位錯結點，或終于表面。柏氏矢量的守恒性：柏氏矢量與回路起點及具體途徑無關。2.螺型位錯(screwdislocation)螺型位錯，位錯線與柏氏矢量平行。螺型位錯的特征：（1）螺型位錯無額外半原子面，原子錯排是呈軸對稱的。（2）螺型位錯分為右旋和左旋。根據(jù)螺旋面旋轉方向，符合右手法則（即以右手拇指代表螺旋前進方向，其他四指代表螺旋面的旋轉方向）的稱為右旋螺旋位錯，符合左手法則的稱為左旋螺旋法則。（3）離位錯線距離越遠，晶格畸變越小。螺型位錯也是只包含幾個原子寬度的線缺陷。3.混合位錯(mixeddislocation)還有一種更普遍的位錯，其滑移矢量既不平行也不垂直于位錯線，而與位錯線相交成任意角度，這種位錯稱為混合位錯。A與C之間，位錯線既不垂直也不平行于滑移矢量，每一小段位錯線都可分解為刃型和螺型兩個分量。刃型位錯螺型位錯與柏格斯矢量b的位置關系柏格斯矢量b與刃型位錯線垂直柏格斯矢量b與螺型位錯線平行位錯分類刃性位錯有正負之分螺形位錯分為左旋和右旋位錯是否引起晶體畸變和形成應力場引起晶體畸變和