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【干货】带你快速掌握位错运动及交割 16

考研情报中心 材子考研 2022-06-09

位错交割是材料科学基础的难点之一也是最重要的考点,对于初学的同学,这一部分掌握起来极其的困难。俗话说,工欲善其事必先利其器,想要快速掌握位错交割,我们需要找到合适的方法。本文中,小编将结合自己的学习经验,为大家介绍一种掌握位错交割的方法。

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分清位错的各种方向

对于位错,需要知道其三个方向,我们要把这三个方向谙熟于心。我相信大部分同学已经很熟悉这些方向。谈到一个位错最重要的就是柏氏矢量b的方向,这个通过柏氏回路来确定;然后是位错线l的方向,一般规定指向纸面向外为正,不过既然是规定的,不同版本的教材自然不一样,需要具体问题具体分析;最后位错会运动,就有一个运动v的方向。三个方向中,大家容易把v和b的方向搞混了,所以要多加注意。

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判断位错的运动方向

1. 刃型位错滑移的过程:滑移面上位错的运动引起滑移区域的扩大或者缩小。

a.滑移方向:v⊥l (v∥b)

b.滑移面:lxv (x表示求l和v的向量积,其方向即为滑移面法向)

c.位错的运动和原子的移动

d.位错的运动和晶体的移动

2. 通过lxv规则联系晶体的移动和位错的运动

lxv规则:lxv指向的那一部分晶体会沿着柏氏矢量b的方向运动,此规则适用于所有的位错运动。

正刃型位错:根据切应力的情况,判断晶体的移动,滑移面下方晶体沿着b的方向运动,因此lxv的方向指向下,l的方向需要根据刃位错b,l及半原子面通过右手定则(手掌由l转向b,拇指方向为多余半原子面方向)来确定,此题中l指向纸面内,所以v水平指向右。

正刃型位错:大家判断一下,是不是位错向右运动。

3. 使用lxv规则的步骤

a.确定位错线的方向

b.确定位错线柏氏矢量b的方向

c.根据切应力方向,确定晶体的哪一部分会沿着b的方向运动

d.根据lxb规则,确定位错运动方向v

4. 刃型位错攀移过程:位错的运动方向垂直于滑移面,原子扩散到或者扩散出位错线,是的半原子面扩大或者缩小。

使用lxv规则判断:

由于为正刃型位错,b向右,压缩晶体时候,半原子面左侧的部分向b(右)的方向运动,那么lxv应该指向左,因为l指向纸面向外,所以v应该竖直向上。请大家再判断一下拉应力的情况。

5. 螺型位错滑移

a.螺型位错只能滑移

b.滑移方向:v⊥l (v⊥b)

c.滑移面:lxv (x表示求l和v的向量积,其方向即为滑移面法向)

d.根据切应力的方向,确定滑移面上半部分将沿着b的方向运动,l和b同向,沿着EF方向,lxv要指向上,所以位错向左运动。

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位错的交割

a.位错在某一滑移面上运动时,对穿过滑移面的其它位错的交叉,称为位错的交割。包括扭折和割阶。

b.割阶和扭折

扭折:位错交割形成的曲折线段的滑移面和原位错的滑移面相同

割阶:位错交割形成的曲折线段的滑移面和原位错的滑移面不同

c.交割实例1

(1)根据右手定则(手掌由l转向b,拇指方向为多余半原子面方向)判断XY位错线方向向外为正(YX方向), XY交割AB,因此其运动方向v为向下,根据lxv规则,lxv指向右,因此右侧晶体会沿着b1的方向下滑动,因此AB所在的平面右侧下降,交割之后形成PP’。

(2)位错交割不会改变位错的柏氏矢量,因此PP’ 柏氏矢量指向外或内,与位错线垂直,其为滑移面是图中台阶矩形小面,和原来滑移面不同,因此是割接。

d.交割实例2

(1)根据右手定则判断XY位错线方向为YX,XY交割AB,因此其运动方向v为向内,根据lxv规则,lxv指向左,因此左侧晶体会沿着b1的方向前滑动,因此AB所在的平面左侧前移,交割之后形成PP’。

(2)PP’和b2同向,为螺型位错,其滑移面为任何面,和原来AB滑移面相同,因此为扭折。

还有不明白的可以看动图(位错交割实例)

AB切割CD,形成扭折

AB切割CD,形成割阶

两个伯氏互相平行的刃型位错交割

两个伯氏互相垂直的刃型位错交割

两个伯氏互相垂直的刃型位错和螺型位错交割

欢迎留言告诉小编你不明白的地方,我将耐心为大家解答

思考题



When crystal near the edge dislocation contain (a) vacancies overbalance(过饱和); (b) interstitial atoms overbalance; (c) vacancies sub equilibrium ; (d) interstitial atoms below equilibrium ,  how will the dislocation climb?



上期答案

在晶体中插入附加的柱状半原子面能否形成位错环?为什么?

答:可以形成弗兰克位错环。


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