《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 晶体缺陷 3.2 位错

3. 2 位错位错是晶体中普遍存在的线缺陷在三维空间中，一个方向上的尺寸很大晶粒数量级），另外两个方向上的尺寸很小（原子尺寸大小）的晶体缺陷

3.2 位错 位错是晶体中普遍存在的线缺陷 在三维空间中，一个方向上的尺寸很大(晶 粒数量级)，另外两个方向上的尺寸很小 (原子尺寸大小)的晶体缺陷

透射镜下看到的位错

透射镜下看到的位错

位错的提出背景完整晶体塑性变形滑移模型一金属晶体的理论强度一理论强度比实测强度高出个数量级一提出位错模型一以位错滑移模型计算出的晶体强度，与实测值基本相符

位错的提出背景 完整晶体塑性变形滑移模型→ 金属晶体的理论强度→ 理论强度比实测强度高出几个数量级→ 提出位错模型→ 以位错滑移模型计算出的晶体强度，与实测值 基本相符

理想晶体的滑移模型晶体在滑移时，滑移面上各个原子在切应力作用下，同时克服相邻滑移面上原子的作用力前进一个原子间距，所需的切应力相当于晶体的理论剪切屈服强度。这是一个很大的数值，例如Cu单晶体的理论剪切屈服强度约为1540MPa但实际的屈服强度仅为1Mpa，二者相差巨大

理想晶体的滑移模型 晶体在滑移时，滑移面上各个原子在切应力作 用下，同时克服相邻滑移面上原子的作用力前 进一个原子间距，所需的切应力相当于晶体的 理论剪切屈服强度。 这是一个很大的数值，例如Cu单晶体的理论 剪切屈服强度约为1540 MPa。 但实际的屈服强度仅为1Mpa，二者相差巨大

外力作用下晶体滑移示意图一个滑移面和其面上的一个滑移方向组成一个滑移系当外界应力达到某一临界值时，滑移系发生滑移，使晶体产生宏观的变形，将这个应力称之为临界切应力

外力作用下晶体滑移示意图 τ τ 一个滑移面和其面上的一个滑移方向组成一个滑移系。 当外界应力达到某一临界值时，滑移系发生滑移，使晶 体产生宏观的变形，将这个应力称之为临界切应力

所测得的临界切应力远小于计算值。理论值大了约100010000倍。几种典型金属的临界切应力的计算值与实验值比较如表3-301所示。表3-301晶体的理论切应力与实验值的比较（单位：MPa）金属切变模量实验值理论切应力2440038300.786Al2500039800.372Ag64800.49040700Cu2.756895011000a-Fe1640026300.393Mg

实际晶体的滑移模型晶体的实际强度与理论强度之间的巨大差异怀疑理想晶体模型及其滑移方式，晶体中原子排列绝非完全规则，滑移也不是两个原子面之间集体的相对移动。晶体内部一定存在着很多缺陷，即薄弱环节变形过程在很低的应力下就开始进行，这种内部缺陷就是位错

实际晶体的滑移模型 晶体的实际强度与理论强度之间的巨大差异。 怀疑理想晶体模型及其滑移方式，晶体中原子 排列绝非完全规则，滑移也不是两个原子面之 间集体的相对移动。 晶体内部一定存在着很多缺陷，即薄弱环节， 变形过程在很低的应力下就开始进行，这种内 部缺陷就是位错

位错模型整体滑移模型受到怀疑，提出位错的局部滑移来解释晶体的塑性形变。原子面在一维方向偏离了正常晶格的排列，同原有的晶格点阵排列发生了错位。晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移相对滑移的交界线为位错线

整体滑移模型受到怀疑，提出位错的局部滑移来解 释晶体的塑性形变。 位错模型 原子面在一维方向偏离了正常晶格的排列，同原有 的晶格点阵排列发生了错位。 晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移， 相对滑移的交界线为位错线

3.2.1位错类型①刃型位错②螺型位错③混合型位错

3.2.1 位错类型 ❖①刃型位错 ❖②螺型位错 ❖③混合型位错

①刃型位错将晶体的上半部分左移一个原子间距，再按原子的结合方式连接起来

将晶体的上半部分左移一个原子间距，再按原子的结合方 式连接起来。 ①刃型位错