文档介绍：第六章第六章
位错位错
((DDiisslloocacatitionsons))
引言
•学习本章的意义:
晶体非完整性/ theoretic strength
strength of
力学性能与缺陷密度的关系; crystal beard
strength of
metallic glass
•位错理论形成; st reng th strength of
commercial
理论、实际强度的差异; matals strength after
•位错与其它章节的联系; hardening
strength of normal
•本章讨论的内容; pure metals
位错本身性质、应力场/能量; density of crystal defects
和其它缺陷的交互作用;
位错的运动;
位错的产生;
实际晶体中的位错;
炣
滑移是指在外力作用下晶体沿
某些特定的晶面和晶向相对滑
开的形变方式。
用光学显微镜观察经7%
形变的铝的表面图象
用扫描电镜观察到形
变钴单晶的表面形貌
滑移的特定晶面称滑移面,特定晶向称滑移方向。滑移面和
滑移方向合称为滑移要素(滑移系)。对于一定的晶体结构,不
论载荷大小或载荷的取向如何,滑移要素的类型一般都是确定
的。在一般情况下,滑移面和滑移方向是晶体的密排和较密排的
面及密排方向。
典型结构金属的滑移要素(滑移系)
晶体结构金属滑移面滑移方向
FCC Al、Cu、Ag、Au、Ni {111} <101>
BCC a-Fe {110}, {112}, {123} <111>
Mo, W {112} <111>
K {123} <111>
Nb {110} <111>
典型结构金属的滑移要素(滑移系)(续)
晶体结构金属滑移面滑移方向 c/a
HCP Mg {0001}, { 10 1 0 } < 2110 >
Cd {0001}
Zn {0001}
Be {0001}
Ti {1010} {0001} {1011} < 2110 > <1123 >
Zr {1010} {0001} {1010}
一个滑移面和一个滑移方向组成一个滑移系,面心立方结构有
12个滑移系,体心立方结构有48个滑移系,而密排六方结构一般只
有3个滑移系。在外力作用下,并不是所有的滑移系都会开动的,
只能是其中一个或几个滑移系开动,那些没有开动的滑移系称为潜
在滑移系。
Schmid定律
外加拉伸应力σ和滑移面内沿着滑移方向
分切应力τ之间的关系。
F
τ= cosλ cosϕ= mσ
A0
m=cosλcosϕ是外加力相对于晶体滑移系
的取向因子,又称Schmid因子。
高纯
锌单
晶的
τc与实验看出:滑移系开动所需要的分
m的切应力是一个常数,和外加力的取
关系向无关。滑移系开动所需要的最小
分切应力称为临界分切应力τc 。
炣
滑移系开动所需要的临界分切应力是和外力取向无关的常
数的规律称Schmid定律或临界分切应力定律。
如果把滑移面开动所对应的正应力看作是屈服强度,则屈
服强度和外加力的取向有关。m的数值越大,屈服强度越小,
取向越“软”;屈服强度越高,取向越“硬”。
如果有多个滑移
系开动,使问题复杂
化。这样,Schmid定
律只在某些取向范围
(只有单系滑移)内
才适用。
对于体心立方结
构,一般是不遵守
Schmid定律,这是由
于它的位错核心的特
殊结构造成的。
变形时,若晶体在滑移面两侧相对滑过,则在滑移面上所有的键都
要破断来产生永久的位移。据此,可估算滑移所需的临界分切应
力。
这一过程的
宏观描述
这一过程的原
子尺度描述
炣
位错基本概念
理论切变强度的估算
假设能量曲线是正弦形式。这
样,要使原子面相对切开所需要
的切应力为: 2πx
τ= τ sin
C b
在弹性变形范围,应力和应变服
从胡克定律:τ= µγ
µ是拉梅系数,对各向同性弹性
体,它等于切变模量G,γ是切应
变。γ可以近似为x/a,上式变
成:
x 2πx µb µ
µ »τ即τ» »
a c b c 2πa 2π
炣
因原子间斥力的短程性,能量曲线不是正弦形的