【材料課堂】位錯的基本類型和特徵!

2021-01-10 網易

2020-10-04 02:34:08 來源: 材料科學與工程

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  位錯的基本類型和特徵

  晶體在不同的應力狀態下,其滑移方式不同。根據原子的滑移方向和位錯線取向的幾何特徵不同,位錯分為刃位錯、螺位錯和混合位錯。

  1. 刃位錯

  (1)形成及定義:

  晶體在大於屈服值的切應力τ作用下,以ABCD面為滑移面發生滑移。AD是晶體已滑移部分和未滑移部分的交線,猶如砍入晶體的一把刀的刀刃,即刃位錯(或稜位錯)。

  刃型位錯形成的原因:

  

  晶體局部滑移造成的刃型位錯

  (2)幾何特徵:

  位錯線與原子滑移方向相垂直;滑移面上部位錯線周圍原子受壓應力作用,原子間距小於正常晶格間距;滑移面下部位錯線周圍原子受拉應力作用,原子間距大於正常晶格間距。

  刃型位錯的分類:

  分類:正刃位錯,「┴」 ;負刃位錯,「┬」 。符號中水平線代表滑移面,垂直線代表半個原子面。

  (3)刃型位錯的結構特徵

  ①有一額外的半原子面,分正和負刃型位錯;

  ②位錯線可理解為是已滑移區與未滑移區的邊界線,可是直線也可是折線和曲線,但它們必與滑移方向和滑移矢量垂直;

  ③只能在同時包含有位錯線和滑移矢量的滑移平面上滑移;

  ④位錯周圍點陣發生彈性畸變,有切應變,也有正應變;點陣畸變相對於多餘半原子面是左右對稱的,其程度隨距位錯線距離增大而減小。就正刃型位錯而言,上方受壓,下方受拉。

  ⑤位錯畸變區只有幾個原子間距,是狹長的管道,故是線缺陷。

  2. 螺位錯

  

  (1)形成及定義:

  晶體在外加切應力τ作用下,沿ABCD面滑移,圖中AD線為已滑移區與未滑移區的分界處。由於位錯線周圍的一組原子面形成了一個連續的螺旋形坡面,形成螺位錯。

  

  晶體局部滑移造成的螺型位錯

  (2)幾何特徵:位錯線與原子滑移方向相平行;位錯線周圍原子的配置是螺旋狀的。螺型位錯的分類:有左、右旋之分。它們之間符合左手、右手螺旋定則。

  (3)結構特徵

  ①螺型位錯的結構特徵無額外的半原子面,原子錯排是軸對稱的,分右旋和左旋螺型位錯;

  ②螺型位錯線與滑移矢量平行,故一定是直線,位錯線移動方向與晶體滑移方向垂直;

  ③滑移面不是唯一的,包含螺型位錯線的平面都可以作為它的滑移面;

  ④位錯周圍點陣也發生彈性畸變,但只有平行於位錯線的切應變而無正應變,即不引起體積的膨脹和收縮;

  ⑤位錯畸變區也是幾個原子間距寬度,同樣是線位錯。

  3.混合位錯

  在外力τ作用下,兩部分之間發生相對滑移,在晶體內部已滑移和未滑移部分的交線既不垂直也不平行滑移方向(伯氏矢量b),這樣的位錯稱為混合位錯。如下圖所示。

  位錯線上任意一點,經矢量分解後,可分解為刃位錯和螺位錯分量。晶體中位錯線的形狀可以是任意的,但位錯線上各點的伯氏矢量相同,只是各點的刃型、螺型分量不同而已。

  

  

  

  混合位錯特徵:混合位錯可分為刃型分量和螺型分量,它們分別具有刃位錯和螺位錯的特徵。刃:ξ⊥b ;螺:ξ∥b (ξ為位錯線正向)。

  注意:位錯線是已滑移區與未滑移區的邊界線,所以一根位錯線不能終止於晶體內部,而只能露頭於晶體表面(包括晶界)。若它終止於晶體內部,則必與其他位錯線相連接,或在晶體內部形成封閉線。形成封閉線的位錯稱為位錯環。位錯環(dislocation loop)是一種典型的混合位錯。

  4. 位錯類型的判定

  

  本文來自「材子考研」。

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