7第七节课-扩展位错和面缺陷.ppt

******************************4、位错反应及汤普逊四面体实际晶体中，1）组态不稳定的位错可以转化为组态稳定的位错；2）具有不同柏氏矢量的位错线可以合并为一条位错线；3）一条位错线也可以分解为两条或更多条具有不同柏氏矢量的位错线。将位错之间的相互转化（分解或合并）称为位错反应。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院位错反应能否进行，决定于是否满足如下条件：1)几何条件：按照柏氏矢量守恒性的要求，反应后诸位错的柏氏矢量之和应该等于反应前诸位错的柏氏矢量之和，即：?b前=?b后。2)能量条件：从能量角度，位错反应必须是一个伴随着能量降低的过程。为此，反应后各位错的总能量应小于反应前各位错的总能量。即：??b前?2???b后?2。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院Thompson四面体及记号在面心立方晶胞中取，，，连成一个由四个?111?面组成的正四面体，称为汤普森四面体。其外表面就是面心立方晶体中四个可能的滑移面。四面体各面中心为1)四面体的六条棱边12个晶向是单位位错的柏氏矢量。2）四个面中点与顶点的连线?A、?C、?B、B?、C?、D?等共24个晶向，代表24个肖克莱不全位错的柏氏矢量。3）A?、B?、C?、D?是四面体顶点到它所对的三角形中点的连线，构成8个弗兰克不全位错的柏氏矢量。4）四个面的中心相连即??、??、??、??、??、??共12个晶向，代表柏氏矢量。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院复杂的位错反应可以简单地用汤普逊符号表示。肖克莱不全位错和弗兰克不全位错相合反应变成单位位错。计算位错反应方程式：D?+?C=DC是否成立。由各点坐标，可计算出：满足几何条件，分别计算反应前后的能量，能量降低。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院例:试分析在fcc中，下列位错反应能否进行？并指出其中3个位错的性质类型？反应后生成的新位错能否在滑移面上运动？解位错反应几何条件：能量条件：因此位错反应能进行。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院对照汤普森四面体，是全位错，是肖克莱不全位错，是弗兰克不全位错。新位错是弗兰克不全位错，系固定位错，故不能滑移。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院面心立方晶体的滑移和扩展位错I区：正常堆垛区未滑移区II区：层错区III区：正常堆垛区已滑移区b2的位错线b3的位错线b1的位错线5、扩展位错*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院fcc中全位错滑移时原子的滑移路径第一层原子占A位置，形成两种凹坑，?凹坑为B位置，△凹坑为C位置。发生滑移时，若B→B，要滑过A层原子的“高峰”，滑移所需能量较高。如果B层原子作“之”字运动，B→C→B，需要的能量较低。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院汤普逊记号可写出具体的位错反应，(111)面上的单位位错BC可分解为两个肖克莱不全位错B?、?C，其反应式为：BC?B?+?C即：反应前后的能量计算表明反应可以进行。b1b2b3扩展位错：一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错组态。扩展位错的特点：1）位于(111)面上，由两条平行的肖克莱不全位错中间夹着一片层错构成。2）两个肖克莱不全位错相互平行。3）b1=b2+b3，b2和b3分别是两条肖克莱不全位错的柏氏矢量，矢量夹角为60度。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院扩展位错的宽度:两个平行的肖克莱不全位错之间的斥力为：式中，r为两个不全位错的间距。当单位面积的层错能E与不全位错的斥力达到平衡时，两个不全位错的间距r即为扩展位错的宽度d。扩展位错的宽度与晶体单位面积的层错能E成反比，与切变模量G成正比。*材料科学基础西安石油大学材料科学与工程学院6、位错的增殖:多种机制，弗兰克