1、第三節 位錯受力及其運動n一、作用在位錯上的力n1. 虛功原理：外力對晶體滑移所做的功等于位錯線受“力移動所做的功。n2. 關于“力的說明：n這是一個虛構的力，但源于晶體的內外應力場。n只要存在內外應力場，位錯即使靜止也受力。n這是一種組態的作用力，并非原子所受的作用力。3.位錯受力的兩種形式：n（1滑移力外力為切應力）n單位長度位錯上的力：f= bn與位錯的運動方向平行，并垂直于位錯線，指向未滑移區。任何位錯均可發生滑移運動。n位錯受力處處相等，位錯只在滑移面上運動，也稱滑移力。位錯的滑移不改變晶體體積，稱保守運動。n（2攀移力外力為與b同向的正應力）n單位長度刃位錯受力：f=- bn拉應力

2、作用下f為負負攀移），壓應力下f為正正攀移）n二、位錯的滑移:外切應力作用下，位錯在滑移面上的運動，導致晶體永久變形。n 1.刃位錯的滑移： 位錯滑移是在切應力作用下，通過位錯中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上不斷地做少量的位移小于一個原子間距而逐步實現的。位錯運動到哪里，哪里就出現多余半原子面。在切應力作用下，滑移面上方每列原子只移動了b/6，位錯就移動了一個原子距離b，多余半原子面也移動了一個原子距離在晶體表面出現一個滑移臺階，這種滑移方式所需要的應力比晶體作整體運動所需的應力要小得多。n 純刃位錯的滑移沿位錯線的法線方向進行，滑移面由位錯線與其柏矢量組成。位錯在滑移面上的運動叫滑移。

3、對刃型位錯，柏矢量與位錯線垂直，滑移面是唯一的。n2. 螺位錯的滑移：n 柏矢量與位錯線平行，在切應力作用下，螺位錯的移動方向與柏氏矢量相垂直，也與切應力及晶體滑移的方向相垂直。螺位錯具有多個滑移面，在滑移運動時可從一個滑移面到另一個滑移面上去，這一過程稱為交滑移。3. 混合位錯的滑移n沿柏氏矢量方向對晶體施加應力，則A、B處為符號相反的刃位錯，C、D處為符號相反的螺位錯，在相同的外力作用下，各自運動方向相反，故位錯環只能收縮或擴展。同樣是晶體產生一個b大小的宏觀變形。4. 位錯滑移的方向n三、位錯的攀移n刃型位錯在垂直于滑移面方向的運動稱為攀移。這相當于多余半原子面的伸長或縮短，因而需要原子

4、的遷移。n正攀移：正刃位錯原子從多余的半原子面邊緣跳入晶格間隙位置，作為間隙原子擴散開來，或者跳入晶體中擴散到附近的空位時，都能使位錯向上攀移。n負攀移：反之若間隙原子擴散到位錯線上，位錯向下攀移。位錯的線張力n線張力：位錯線增加一個單位長度時，引起晶體能量的增加，即位錯的線張力就等于：單位長度位錯的應變能T=W= Gb2。直線=1，彎曲=0.5。n考慮到實際晶體中位錯是彎曲的，在遠處的應力場可能會有部分抵消，使位錯線的線張力小于直位錯線，通常用Gb2/2作為位錯線張力的估算值。位錯線張力在數量上與單位長度的位錯能相等，但要注意兩者不同的物理意義和不同的量綱。第四節 在整體中的位錯晶體中有大量

5、位錯存在，要考慮它們之間的相互作用及作為群體的位錯的特性。n一、位錯間的交互作用n兩平行螺位錯的相互作用： 螺位錯（ b1 ) 只有純切應力分量:zn位錯b2受力為：nF = b2 zn= (Gb1b2 / 2r)n可見，合力F是一種徑向力.當位錯同向時，兩位錯在F的作用下表現為互相排斥。當位錯反向時，兩位錯在F的作用下表現為互相吸引。2.兩平行刃位錯間的交互作用n位錯b1在點(x，y)處的應力分量為:xx，yx，xy，yy和zz。n位錯2受滑滑移力Fx及攀移力FynFy與y同號。當b2在b1上方時，Fy0，b2在b1下方時，Fy0。當位錯反向(異號時，Fx，Fy取負號。n對同號位錯實線）n(

6、1)當| x | = | y |，Fx = 0。(2)當x = 0，Fx = 0。(3)當| x | | y |，Fx | y |，Fx 0。可見，x=0和| x | = | y |處，Fx=0，是位錯間平衡位置。x=0處是穩定平衡。| x | = | y |是不穩定平衡。n異號位錯虛線）3.位錯與點缺陷的交互作用n假設：n（1點缺陷是球對稱的，其應力場也是球對稱的正應力場。n（2將位錯的應力場也簡化為正應力場，與點缺陷作用。n注：螺位錯的應力場為純切應力場。與點缺陷無交互作用n 由于刃位錯滑移面上為壓應力區，下為拉應力區，可使溶質原子在位錯線附近聚集。柯垂爾氣團Cottrell Atmosp

7、here）：大溶質原子處于正刃位錯上方；小原子位于其下方，且穩定存在。則優分布在刃位錯周圍，并緊靠位錯線的點缺陷形成所謂的柯垂爾氣團。柯垂爾氣團釘扎位錯，降低應變能，增加位錯運動阻力，使晶體強度增加。二、位錯的增殖與塞積n1.位錯源：n一段被釘扎的位錯,受到各處相同的滑移力而向前滑移,但A,B兩點被釘扎,變成曲線形式,并逐漸擴大,分裂出一位錯環.這一過程所需的外力越來越大,彎成半圓時,達到最大.此后位錯再向外膨脹,曲率減小,外力下降.n位錯也可一端被釘扎.2. 螺位錯的雙交滑移增殖n滑移面m上一螺位錯滑移受阻后，其中AB段通過交滑移運動到n面，滑移一段距離后又回到與m平行的面上，留在n面上的兩

8、位錯不能隨之一起運動，起到釘扎位錯的作用，而使位錯增殖。3. 位錯塞積n金屬晶體在塑性變形時，一個滑移面上有許多位錯被迫堆積在某種障礙前，形成位錯塞積群。這些位錯來自同一位錯源，具有相同的柏矢量。在塞積群中，每一個位錯(除領先位錯以外)在外應力及其位錯的應力場聯合作用下保持平衡n位錯塞積群的一個重要效應就是：在它的前端引起應力集中。三、位錯的交割：兩位錯相互交割，必在對方留下一個與自身柏氏矢量大小、方向相同的一小段位錯。n1. 扭折n 若小段位錯位于原位錯的滑移面上，由于線張力的作用，通過滑移可使小段位錯消失。n2. 割階n 若小段位錯垂直于位錯的滑移面與原位錯的滑移面不同，小段位錯不可能靠滑移而消失。3. 舉例n（1）.兩刃位錯相互交割：AB是m面上的滑動位錯，CD是n面上的未動位錯，當AB掃過CD