位错和缺陷之间的相互作用.ppt

位错与晶体缺陷的相互作用
点缺陷在晶体中会引起点阵畸变，产生的应力场可与位错产生交互作用
1．位错与溶质原子的交互作用
弹性的、化学的、电学的、几何的四种交互作用
弹性作用为最重要
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位错与溶质原子的交互作用
溶质原子处于位错的应力场之中，会产生弹性交互作用
溶质原子与周围原子的交互作用
在刃型位错中显得尤其重要
不论是置换型还是间隙型溶质原子均会引起晶格畸变
间隙原子以及尺寸大于溶剂原子的溶质原子使周围基体晶格原子受到压缩应力
尺寸小于溶剂原子的溶质使基体晶格受到拉伸
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位错与溶质原子的交互作用
溶质原子与位错的交互作用
所有溶质原子均可在刃型位错周围找到合适的位置
正刃型位错
下方原子受到拉应力，原子半径较大的置换型溶质原子和间隙原子位于位错滑移面下方（即晶格受拉区）可以降低位错的应变能
小原子半径的间隙型溶质原子位于滑称面上方（晶格受压区）可以降低位错应变能，使体系处于较低的能量状态
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位错与溶质原子的交互作用
至于溶质原子能否移至理想的位置，则取决于溶质原子的扩散能力
溶质原子分布于位错周围使位错的应变能下降，位错的稳定性增加，晶体强度提高
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科垂耳气团
通常把把溶质原子与位错交互作用后，围绕位错而形成的溶质原子聚集物，称为“科垂耳气团”（Cottrell Atmosphere）
气团阻碍位错运动，产生固溶强化效应，但气团在高温条件下会消失，失去强化效果
用柯氏气团可解释合金中出现应变时效和屈服现象
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铃木气团
溶质原子与扩展位错之间会发生化学交互作用，产生铃木气团
由于扩展位错的层错区具有与周围基体不同的晶体结构（如fcc中层错区属hcp），为保持热力学平衡，溶质原子在层错区浓度与在基体中浓度不同，有的原子偏聚于层错区，减小表面能，使层错区宽度d增大，不易于束集，难于交滑移，从而提高合金强度，这种由化学交互作用而产生溶质原子在层错区偏聚，构成了“铃木气团”
与科垂耳气团比较
1）铃木气团与温度无关
2）铃木气团与位错类型无关
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斯诺克气团
体心立方晶体中间隙原子如C、N等与螺位错切应力场发生的交互作用
C、N原子使得α－Fe产生四方畸变
间隙原子分布于α－Fe的（1/2,0,0） （0,1/2, 0） （ 0,0,1/2）间隙位置
在应力作用下，三个间隙位置的原子应变能不同，从应变能大的位置跳到应变能小的位置，即斯诺克效应
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位错与空位的电学交互作用
刃位错压缩区原子间距小，电子密度增大，电子能量增大，刃位错膨胀区原子间距大，电子密度小，电子能量小
压缩区电子流向膨胀区，压缩区带正电，膨胀区带负电，形成电偶极子
高价原子进入膨胀区，低价原子进入压缩区
作用力为弹性交互作用的1/5
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位错与空位的化学交互作用
置换式固溶体中溶质原子与层错化学交互作用，形成铃木（Suzuki）气团
比弹性交互作用小1－2个数量级
由于堆剁层错作用，很难靠热起伏摆脱溶质原子束缚，有好的高温稳定性，特别是Cottrell气团消失后作用显著
钉扎与位错类型无关，刃位错、螺位错钉扎强弱程度一样
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2．位错与空位的交互作用
空位也会引起点阵畸变，空位与位错也会发生交互作用
空位与位错在一定条件下可以互相转化
空位通常被吸引到刃型位错的压缩区，降低位错的应变能，使位错发生攀移
这一交互作用在高温下显得十分重要，因为空位浓度随温度升高而上升
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