西安电子科技大学：《固体物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 晶体缺陷 §5-2 线缺陷（位错）

§5-2线缺陷—位错 晶体内部偏离周期性点阵结构的 维缺陷称为线缺陷 晶体中最重要的一种线缺陷是位错。 位错在晶体的范性与强度、断裂 相变以及其他结构敏感性问题中起着 重要作用

§5-2 线缺陷——位错 晶体内部偏离周期性点阵结构的一 维缺陷称为线缺陷。 晶体中最重要的一种线缺陷是位错。 位错在晶体的范性与强度、断裂、 相变以及其他结构敏感性问题中起着 重要作用

位错的基本类型 位错是晶体结构中的一种缺陷, 也可以说是原子排列的一种特殊组态。 位错最简单、最基本的类型是“位 错”和“螺位错

一、位错的基本类型 位错是晶体结构中的一种缺陷， 也可以说是原子排列的一种特殊组态。 位错最简单、最基本的类型是“刃位 错”和“螺位错

刃位错(棱位错) H E (b)

刃位错(棱位错）

螺位错 fd动画 M E A A (b) 图68(a)螺型位错 (b)在简立方晶格中的螺型位错表示

螺位错 fd动画

位错线的特征 1滑移区与未滑移区的分界线; 2位错线附近原子排列失去周期性; 3位错线附近原子受应力作用强,能量高, 位错不是热运动的结果; 4位错线的几何形状可能很复杂,可能在体 内形成闭合线,可能在晶体表面露头,不可 能在体内中断

位错线的特征 1.滑移区与未滑移区的分界线； 2.位错线附近原子排列失去周期性； 3.位错线附近原子受应力作用强，能量高， 位错不是热运动的结果； 4.位错线的几何形状可能很复杂，可能在体 内形成闭合线，可能在晶体表面露头，不可 能在体内中断

刃位错的特点是位错线垂直于滑移矢量b; 螺位错的特点是位错线平行于滑移矢量b。 b又称为伯格斯( Burgers)矢量,它的模等 于滑移方向上的平衡原子间距,它的方向 代表滑移方向

刃位错的特点是位错线垂直于滑移矢量b； 螺位错的特点是位错线平行于滑移矢量b。 b又称为伯格斯（Burgers）矢量，它的模等 于滑移方向上的平衡原子间距，它的方向 代表滑移方向

位错线与滑移矢量既不平行又不垂 直,属混合型位错,混合位错的原子 排列介于刃型位错和螺型位错之间, 可以分解为刃型位错和螺型位错 B A 滑移矢量 图4-10混合烈位错示意图

位错线与滑移矢量既不平行又不垂 直，属混合型位错，混合位错的原子 排列介于刃型位错和螺型位错之间， 可以分解为刃型位错和螺型位错

二、位错的运动 1.位错的滑移 在图中,对含有刃位错的晶体加平行于伯 氏矢量的切应力,位错线周围的原子只要移 动很小的距离。如果应力继续作用,位错线 将继续向右运动,直至移出晶体所在表面形 成台阶。显然,位错运动只需逐排克服原子 间的结合力,因而使位错滑移所需要的临界 切应力小

二、位错的运动 1. 位错的滑移 在图中，对含有刃位错的晶体加平行于伯 氏矢量的切应力，位错线周围的原子只要移 动很小的距离。如果应力继续作用，位错线 将继续向右运动，直至移出晶体所在表面形 成台阶。显然，位错运动只需逐排克服原子 间的结合力，因而使位错滑移所需要的临界 切应力小

fd动画 图413刃型位错滑移使晶体沿b方阿产生范性形变

fd动画

2.位错的攀移 刃型位错在垂直于滑移方向上的运动 成为攀移,实质是多余半晶面的伸长或缩 短。在图中,当位错刃部的空位扩散离开 多余的半原子面(实际是格点原子或间隙 原子扩散到位错线附近)时,多余半晶面 伸长,位错向下攀移,称为负攀移;反之 若空位扩散到位错线附近,半原子面缩短, 位错向上攀移,称为正攀移。位错的攀移 过程是空位或间隙原子的扩散过程

2. 位错的攀移 刃型位错在垂直于滑移方向上的运动 成为攀移，实质是多余半晶面的伸长或缩 短。在图中，当位错刃部的空位扩散离开 多余的半原子面（实际是格点原子或间隙 原子扩散到位错线附近）时，多余半晶面 伸长，位错向下攀移，称为负攀移；反之， 若空位扩散到位错线附近，半原子面缩短， 位错向上攀移，称为正攀移。位错的攀移 过程是空位或间隙原子的扩散过程