材料科学基础精品课程—电子教程第三章晶体结构缺陷第二节、位错位错：晶体中某一列或若干列原子有规律的错排。意义：（对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂等起着决定性的作用，对材料的扩散、相变过程有较大影响。）位错的提出：1926年，弗兰克尔发现理论晶体模型刚性切变强度与实测临界切应力的巨大差异（2～4个数量级）。1934年，泰勒、波朗依、奥罗万几乎同时提出位错的概念。1939年，柏格斯提出用柏氏矢量表征位错的交互作用。1947年，柯垂耳提出溶质原子与位错的交互作用。1950年，弗兰克和瑞德同时提出位错增殖机制。之后，用TEM直接观察到了晶体中德位错。一、位错的基本类型1、刃性位错（1）刃型位错的定义晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）若垂直于滑移方向，则会存在一多余半排原子面，它象一把刀刃插入晶体中，使此处上下两部分晶体产生原子错排，这种晶体缺陷称为刃型位错（edgedislocation）。多余半排原子面在滑移面上方的称正刃型位错，记为“┻”；相反，半排原子面在滑移面下方的称负刃型位错，记为“┳”。刃形位错平面示意图http://clkxjc.swpu.edu.cn/dianzijc/disanzhang/dierjie/dierjie.htm（第1／4页）2011-9-269:29:30材料科学基础精品课程—电子教程刃形位错立体示意图（2）刃型位错的结构特征●有一额外的半原子面，分正和负刃型位错；●可理解为是已滑移区与未滑移区的边界线，可是直线也可是折线和曲线，但它们必与滑移方向和滑移矢量垂直；●只能在同时包含有位错线和滑移矢量的滑移平面上滑移；●位错周围点阵发生弹性畸变，有切应变，也有正应变；●位错畸变区只有几个原子间距，是狭长的管道，故是线缺陷。2、螺型位错（1）螺型位错的定义晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）若平行于滑移方向，则在该处附近原子平面已扭曲为螺旋面，即位错线http://clkxjc.swpu.edu.cn/dianzijc/disanzhang/dierjie/dierjie.htm（第2／4页）2011-9-269:29:30材料科学基础精品课程—电子教程附近的原子是按螺旋形式排列的，这种晶体缺陷称为螺型位错（screwdislocation）。根据原子旋转方向的不同,螺型位错可分为左螺型和右螺型位错,通常用拇指代表螺旋前进方向，其余四指代表螺旋方向，符合右手法则的称右螺旋位错；符合左手法则的称为左螺旋位错。（2）螺型位错的结构特征●无额外的半原子面，原子错排程轴对称，分右旋和左旋螺型位错；●一定是直线，与滑移矢量平行，位错线移动方向与晶体滑移方向垂直；●滑移面不是唯一的，包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面；●位错周围点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不引起体积的膨胀和收缩；●位错畸变区也是几个原子间距宽度，同样是线位错。3、混合型位错晶体中已滑移区与未滑移区的边界线（即位错线）既不平行也不垂直于滑移方向，即滑移矢量与位错线成任意角度，这种晶体缺陷称为混合型位错（mixeddislocation）。混合型位错可分解为刃型位错分量和螺型位错分量，它们分别具有刃型位错和螺型位错的特征。混合型位错的原子组态二、柏氏矢量1、确定方法（避开严重畸变区）http://clkxjc.swpu.edu.cn/dianzijc/disanzhang/dierjie/dierjie.htm（第3／4页）2011-9-269:29:30材料科学基础精品课程—电子教程a、在位错周围沿着点阵形成封闭回路。b、在理想晶体中按同样顺序作同样大小的回路。c、在理想晶体中从终点到起点的矢量称为柏氏矢量2、柏氏矢量的物理意义a、代表位错，并表示其特征（强度、畸变能）。b、表示晶体滑移的方向和大小。c、柏氏矢量的守恒性（唯一性）：一条位错线具有唯一的柏氏矢量。d、判断位错的类型。3、柏氏矢量的表示个方法a、表示：b=a/n[uvw](可以用矢量加法进行运算)。b、求模：/b/=a/n[u2+v2+w2]1/2。位错的表示方法三、位错密度（1）表示方法：晶体中的位错数量通常用位错密度来表示，位错密度是指单位体积内位错线的总长度，由于很难从实验中直接测出位错总长度L，实际上无法直接测定LV。为了方便，经常用穿过单位面积晶面的位错数目ρA来表示位错密度．ρA=n/A式中：n是穿过截面的位错数；A是截面面积（2）晶体强度与位错密度的关系（τ－ρ图）。（3）位错观察：浸蚀法、电境法。上一