1、位錯與溶質原子之間的位錯與溶質原子之間的交互作用交互作用位錯與溶質原子的交互作用位錯與溶質原子的交互作用 在完整晶體中，溶質原子分布是隨機的， 但有其他缺陷（位錯）產生應力場時，溶質原子產生的應變能就要發生改變。 溶質原子在晶體中會引起點陣畸變，產生的應力場可與位錯產生交互作用。 種類：彈性的彈性的、化學的、電學的、幾何的 彈性作用最為重要。 不論是置換型還是間隙型溶質原子均會引起晶格畸變 間隙原子以及尺寸大于溶劑原子的溶質原子使周圍基體晶格受到壓縮應力。 尺寸小于溶劑原子的溶質使基體晶格受到拉伸。溶質原子與周圍原子的交互作用溶質原子與周圍原子的交互作用 溶質原子與位錯的交互作用溶質原子與位錯

2、的交互作用 所有溶質原子均可在刃型位錯周圍找到合適的位置。正刃型位錯 下方原子受到拉應力，原子半徑較大的置換型溶質原子和間隙原子位于位錯滑移面下方（即晶格受拉區）可以降低位錯的應變能。 小原子半徑的間隙型溶質原子位于滑稱面上方（晶格受壓區）可以降低位錯應變能，使體系處于較低的能量狀態。位錯點缺陷應力場應力場交互作用能量降低穩定位錯強化晶體溶質原子分布于位錯周圍使位錯的應變能下降，位錯的穩定性增加，晶體強度提高。 交互作用會使溶質原子發生移動，使得在位錯附近形成溶質原子氣團，包括柯垂爾氣團(cottrell）氣團，斯諾克(snoek)氣團，鈴木（suzuki）氣團。彈性交互作用 溶質原子會使周圍

3、晶體產生彈性畸變，而產生應力場，它與位錯的應力場相互作用從而升高或降低晶體中的彈性應變能。分為柯垂爾型(cottrell)和斯諾克型(snoek)兩種作用。柯垂爾氣團柯垂爾氣團 溶質原子與位錯彈性交互作用的結果使溶質原子積聚在減小晶格畸變的位置，減低了體系能量，使體系更穩定，這種結構稱為柯垂爾柯垂爾(Cotrell)氣團氣團。柯垂爾氣團柯垂爾氣團當具有柯氏氣團的位錯在外力作用下，欲離開溶質原子時，勢必升高應變能。這相當溶質原子對位錯有釘扎作用，阻礙了位錯的移動，是固溶強化固溶強化的重要原因。位錯的移動速度小于溶質遷移速度，位錯將拖著氣團一起運動；位錯運動速度大于溶質遷移速度時，將掙脫氣團而獨立

4、運動。柯氏氣團對位錯有釘扎作用，因此固溶體合金的變形抗力要高于純金屬。柯垂爾氣團柯垂爾氣團 位錯與溶質原子交互作用溶質原子向位錯線聚集溶質原原子氣團子氣團； 位錯更加穩定-“釘軋”； 變形時位錯需“脫釘”“屈屈服平臺服平臺”試樣在上屈服點發生明顯塑性變形，應力突然下降到下屈服點。然后發生連續變形，形成具有微小波動的屈服平臺屈服平臺。屈服點的出現與金屬中存在的微量溶質有關。 溶質原子在位錯處形成的柯氏氣團對位錯有釘扎作用，會導致屈服極限s提高(上屈服點)，而位錯一旦掙脫氣團的釘扎，便可以在較小的應力下繼續運動，較小應力對應于拉伸曲線的下屈服點。 已經屈服的試樣卸載后立即加載拉伸，由于位錯已脫離氣

5、團釘扎，故不再出現上屈服點。 卸載后放置較長時間或短時加熱，溶質原子又通過擴散重新在位錯處形成柯氏氣團，屈服點又重新出現。鐵中的碳-位錯的運動障礙 Carbon is an “impurity” The carbon atom creates a stress field that blocks the intended movement of the dislocation. It takes substantial energy to overcome the obstacle.斯諾克氣團斯諾克氣團 體心立方晶體中的間隙原子如C、N等與螺型位錯切應力場發生交互作用 間隙原子分布于-Fe的

6、(1/2,0,0) (0,1/2, 0) ( 0,0,1/2)間隙位置 在應力作用下，三個間隙位置的原子應變能不同，從應變能大的位置跳到應變能小的位置，即斯諾克效應。斯諾克效應。斯諾克氣團斯諾克氣團 當間隙溶質原子在體心立方晶體中產生非對稱畸變時，它既和刃型位錯也和螺型位錯發生交互作用。C、N原子和-Fe中的螺型位錯交互作用形成的氣團，即為斯諾克斯諾克(Snoek)氣團氣團。 和柯垂爾氣團柯垂爾氣團相比，形成這種氣團不需要原子長程擴散，也不需要引起溶質原子的聚集。鈴木氣團鈴木氣團 在面心立方金屬中，溶質原子在層錯區層錯區的濃度與基體不同，溶質原子在層錯區的偏聚可以降低層錯能，與擴展位錯之間發生化學交互作用，阻礙擴展位錯運動。層錯區富集的溶質原子稱為鈴木鈴木(Suzuki)氣團氣團。 與柯垂爾氣團柯垂爾氣團相比：1)釘扎作用力比柯垂爾作用力小，約為十分