文档介绍：晶体缺陷——线缺陷
材料科学基础
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晶体缺陷概述
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位错
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柏氏矢量
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目录
位错的运动
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缺陷的定义:实际晶体中,晶体结构偏离理想结构的情况。
缺陷产生原因:
(1)原子(或离子、分子)的热运动;
(2)晶体中杂质的影响;
(3)晶体的形成条件、冷热加工过程以及辐射等因素的影响。
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晶体缺陷的影响:
(1)对晶体的性能,如屈服强度、断裂强度、塑性、电阻率、磁导率等都有很大的影响;
(2)晶体缺陷还与扩散、相变、塑性变形、再结晶、氧化、烧结等有着密切关系。
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缺陷分类(根据晶体缺陷的几何特征分):
(1)点缺陷:特征是在三维空间的各个方向上尺寸都很小,尺寸范围约为一个或几个原子尺度。如肖特基缺陷、间隙原子;
(2)线缺陷:特征是在两个方向上尺寸很小,另外一个方向上延伸较长。如各种位错;
(3)面缺陷:特征是在一个方向上尺寸很小,另外两个方向上扩展很大。如晶界、孪晶界等。
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(dislocation)
位错的定义:晶体的线缺陷表现为各种类型的位错。即晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。
位错的基本类型:从位错的几何结构来看,可将它们分为两种基本类型,即刃型位错和螺型位错。
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刃型位错
晶体中已滑移区与未滑移区的边界线垂直于滑移方向。
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(dislocation)
A
B
C
D
E
F
G
H
刃型位错的结构如右图所示,在晶面ABCD上半部存在多余的半排原子面EFGH,这个半原子面中断于ABCD面上的EF处,像一刀刃插入晶体中,使ABCD面上下两部分晶体之间产生了原子错排,故称“刃型位错”多余的半排原子面与滑移面的交线EF就称作刃型位错线。
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(dislocation)
如图,多余的半排原子面的插入使上半部分晶体中的原子受到挤压,而下半部分晶体中的原子受到拉伸
刃型位错的特点:
(1)有一个额外的半原子面;
(2)刃型位错线可理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线;
(3)滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面,在其他面上不能滑移;
(4)晶体中存在刃型位错之后,位错周围的点阵发生弹性畸变;
(5)在位错线周围的过渡区(畸变区)每个原子具有较大的平均能量。
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(dislocation)
A
B
C
D
E
F
G
H
螺型位错
晶体中已滑移区与未滑移区的边界线平行于滑移方向
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(dislocation)
A
B
C
D
b
b’
螺型位错的结构如右图所示,在aa’右边晶体的上下层原子相对错动了一个原子间距,而在bb’和aa’之间出现了一个约有几个原子间距宽的、上下层原子位置不相吻合的过渡区,这里原子的正常排列遭到破坏。bb’为位错线,以它为轴线,从a开始,按顺时针方向依次连接此过渡区的各原子,则其走向与一个右螺旋线的前进方向一样。
a
a’