海南大学：《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）Chapter 晶体缺陷 3 2 位错

位错的运动 位错运动与晶体的力学性能如强度、塑性、 断裂等密切相关。位错的运动有两种基本形式： 滑移和攀移

位错运动与晶体的力学性能如强度、塑性、 断裂等密切相关。位错的运动有两种基本形式： 滑移和攀移 位错的运动

1、位错的滑移 位错的易动性 位错周围原子错排，能量较高，在切应力作用下原子很 容易位移，从而使位错向前移动。 6 d 条件：只有当作用在滑移面上的切应力分量达到一定 值后，滑移才能进行。 螺型位错的移动情况与刃形位错一样，同样具有易动性

位错的易动性 位错周围原子错排，能量较高，在切应力作用下原子很 容易位移，从而使位错向前移动。 螺型位错的移动情况与刃形位错一样，同样具有易动性。 条件：只有当作用在滑移面上的切应力分量达到一定 值后，滑移才能进行。 1、 位错的滑移

位错运动的动力和阻力 (1)位错滑移的动力 由于位错的移动方向总是与位错线垂直，因此，可理解 为有一个垂直于位错线的“力”作用在位错线上。 切应力所作的功为： dW=（(dAb=dL·ds.b 治移面 力F所作的功为： dW'=F·ds 由虚功原理得： ds dW=dW'即：dL·ds·b=F·ds 作用在位错上的力 则作用在单位长度位错线上的力为： F F 三b dL

作用在位错上的力 由于位错的移动方向总是与位错线垂直，因此，可理解 为有一个垂直于位错线的“力”作用在位错线上。 切应力所作的功为： dW = (dA)b =dLdsb dW = F ds 力F所作的功为： 则作用在单位长度位错线上的力为： b dL F Fd = = 由虚功原理得： dW = dW 即:dLdsb = F ds 位错运动的动力和阻力 （1）位错滑移的动力

Fa 一大小为功 方向垂直于位错线，指向位错运动的方向 对F,的说明： a.作用于位错上的力只是一种组态力（各种作用的综合），它不代表 位错附近的原子实际受到的力，也区别于作用在晶体上的力 b.F的方向与外力方向可以相同也可以不同。 刃型：F与r方向相同 螺型：F与t方向垂直 c.由于一根位错线只有一个方，只要作用在位错线上的力是均 匀的，各段位错线所受力的大小是完全相同的

对Fd的说明： a. 作用于位错上的力只是一种组态力(各种作用的综合)，它不代表 位错附近的原子实际受到的力，也区别于作用在晶体上的力 刃型： Fd与τ方向相同 螺型： Fd与τ方向垂直 b. Fd的方向与外力方向可以相同也可以不同。 Fd 大小为 b 方向垂直于位错线，指向位错运动的方向 c. 由于一根位错线只有一个 ，只要作用在位错线上的力是均 匀的，各段位错线所受力的大小是完全相同的。 b

(2)位错滑移的点阵阻力 位错所受滑移力大于滑移的阻力时，位错就可滑动。 位错核心区域的原子错排导致位错核心具有能量并阻碍位 错运动，当位错在周期排列的点阵移动时会改变其能量， 从而位错移动时受到周期性的晶格阻力，称Peierls- Nabarro(派-纳力，P-N模型) W(A)-(B)=AU 滑移面

（2）位错滑移的点阵阻力 位错所受滑移力大于滑移的阻力时，位错就可滑动。 位错核心区域的原子错排导致位错核心具有能量并阻碍位 错运动，当位错在周期排列的点阵移动时会改变其能量， 从 而 位 错 移 动 时 受 到 周 期 性 的 晶 格 阻 力 ， 称 Peierls￾Nabarro（派-纳力，P-N模型）

位错滑移时的晶格阻力 如图可见，处于1或2处的位错，其两侧原子处于对称状态，作 用在位错上的原子互相抵消，位错处于低能量状态，两侧原子 由于错排，处于高能量状态 2L1

位错滑移时的晶格阻力 如图可见，处于1或2处的位错，其两侧原子处于对称状态，作 用在位错上的原子互相抵消，位错处于低能量状态，两侧原子 由于错排，处于高能量状态

位错由1→2经过不对称状态，位错 21 必越过一势垒才能前进一点阵阻 力Peirls-Nabarro 7

7 位错由1→2经过不对称状态，位错 必越过一势垒才能前进——点阵阻 力Peirls-Nabarro

将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使产生塑性变形， 从而提高屈服强度，这个过程成为冷加工强化处理

将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使产生塑性变形， 从而提高屈服强度，这个过程成为冷加工强化处理

a刃、螺型位错的滑移 (a) (6) 方式：位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上所 作的不断的少量位移（小于一个原子间距)运动 9 月 0 o 88 0-0 88 白 o 白

方式：位错中心附近的原子沿柏氏矢量方向在滑移面上所 作的不断的少量位移（小于一个原子间距）运动 a) 刃、螺型位错的滑移

刃位错的运动

刃位错的运动