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    【材料課堂】位錯的基本類型和特征!

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    位錯的基本類型和特征

    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征不同,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:

    晶體在大于屈服值的切應力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(或棱位錯)。

     

    刃型位錯形成的原因:

    晶體局部滑移造成的刃型位錯

     

    (2)幾何特征:

    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,原子間距小于正常晶格間距;滑移面下部位錯線周圍原子受拉應力作用,原子間距大于正常晶格間距。

     

    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)刃型位錯的結構特征

    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;點陣畸變相對于多余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。由于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)幾何特征: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)結構特征

    ①螺型位錯的結構特征無額外的半原子面,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,但只有平行于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,經矢量分解后,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。

    混合位錯特征: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征。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于晶體內部,而只能露頭于晶體表面(包括晶界)。若它終止于晶體內部,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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