【干货】位错的基本类型和特征

位错的基本类型和特征

晶体在不同的应力状态下，其滑移方式不同。根据原子的滑移方向和位错线取向的几何特征不同，位错分为刃位错、螺位错和混合位错。

1. 刃位错

（1）形成及定义：

晶体在大于屈服值的切应力τ作用下，以ABCD面为滑移面发生滑移。AD是晶体已滑移部分和未滑移部分的交线，犹如砍入晶体的一把刀的刀刃，即刃位错（或棱位错）。

刃型位错形成的原因：

晶体局部滑移造成的刃型位错

（2）几何特征：

位错线与原子滑移方向相垂直；滑移面上部位错线周围原子受压应力作用，原子间距小于正常晶格间距；滑移面下部位错线周围原子受拉应力作用，原子间距大于正常晶格间距。

刃型位错的分类：

分类：正刃位错，“┴” ；负刃位错，“┬” 。符号中水平线代表滑移面，垂直线代表半个原子面。

（3）刃型位错的结构特征

①有一额外的半原子面，分正和负刃型位错；

②位错线可理解为是已滑移区与未滑移区的边界线，可是直线也可是折线和曲线，但它们必与滑移方向和滑移矢量垂直;

③只能在同时包含有位错线和滑移矢量的滑移平面上滑移；

④位错周围点阵发生弹性畸变，有切应变，也有正应变；点阵畸变相对于多余半原子面是左右对称的，其程度随距位错线距离增大而减小。就正刃型位错而言，上方受压，下方受拉。

⑤位错畸变区只有几个原子间距，是狭长的管道，故是线缺陷。

2. 螺位错

（1）形成及定义：

晶体在外加切应力τ作用下，沿ABCD面滑移，图中AD线为已滑移区与未滑移区的分界处。由于位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面，形成螺位错。

晶体局部滑移造成的螺型位错

（2）几何特征：位错线与原子滑移方向相平行；位错线周围原子的配置是螺旋状的。螺型位错的分类：有左、右旋之分。它们之间符合左手、右手螺旋定则。

（3）结构特征

①螺型位错的结构特征无额外的半原子面，原子错排是轴对称的，分右旋和左旋螺型位错；

②螺型位错线与滑移矢量平行，故一定是直线，位错线移动方向与晶体滑移方向垂直；

③滑移面不是唯一的，包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面；

④位错周围点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不引起体积的膨胀和收缩；

⑤位错畸变区也是几个原子间距宽度，同样是线位错。

3.混合位错

在外力τ作用下，两部分之间发生相对滑移，在晶体内部已滑移和未滑移部分的交线既不垂直也不平行滑移方向（伯氏矢量b），这样的位错称为混合位错。如下图所示。

位错线上任意一点，经矢量分解后，可分解为刃位错和螺位错分量。晶体中位错线的形状可以是任意的，但位错线上各点的伯氏矢量相同，只是各点的刃型、螺型分量不同而已。

混合位错特征：混合位错可分为刃型分量和螺型分量，它们分别具有刃位错和螺位错的特征。刃：ξ⊥b ；螺：ξ∥b （ξ为位错线正向）。

注意：位错线是已滑移区与未滑移区的边界线，所以一根位错线不能终止于晶体内部，而只能露头于晶体表面（包括晶界）。若它终止于晶体内部，则必与其他位错线相连接，或在晶体内部形成封闭线。形成封闭线的位错称为位错环。位错环（dislocation loop）是一种典型的混合位错。

4. 位错类型的判定

思考题

位错线有方向吗？

上期答案

Q：位错是否为一种热力学平衡缺陷？

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