2021-2022学年高二物理竞赛课件：与位错有关的现象与性质

这是一份2021-2022学年高二物理竞赛课件：与位错有关的现象与性质，共14页。PPT课件主要包含了1刃型位错，螺位错原子排列图，2螺型位错，位错线平行于滑移方向等内容，欢迎下载使用。

　1. 杂质原子与位错 由于位错线附近晶格畸变，晶体中的杂质原子会在位错线处聚集。当比基质原子小的杂质原子进入晶体时，倾向于在刃型位错线上部晶格受压缩的区域，而比基质原子大的杂质原子进入晶体时，则倾向于处在刃型位错线下部晶格受扩张的区域，以此减小晶体的形变势能。　　　2. 位错的攀移　　　刃位错可以在垂直于滑移面的方向运动，从而使位错离开原来的滑移面。　　　多余半原子面缩小－－正攀移　　　多余半原子面扩大－－负攀移　　　3. 位错与小角晶界
与位错有关的现象与性质
D为相邻位错间的距离，b为原子间距
小角晶界
　　位错是晶体中的一维缺陷。缺陷区是细长的管状区域，管内的原子排列是混乱的，破坏了点阵的周期性。　　位错的概念是在1934年提出的，当时只是一种设想，主要是因为有很多实验现象很难用理想晶体的模型来解析，其中最大的一个问题就是晶体的实际强度远低于其理论强度，所谓晶体的实际强度就是实验测得的单晶体的临界分切应力，其值约为10-4~10-8G （G-晶体的剪切模量）， ，而理论强度则是按照完整晶体刚性滑移模型计算的强度，按照此模型，晶体滑移时晶体各部分是作为刚体而相对滑移的，连接滑移面两边的原子的结合键将同时断裂。理论值约为0.1G ,修正后也只有G/30~0.01G。二者相差三个量级。　　理论强度和实际强度的巨大差别迫使人们放弃完整晶体的刚性滑移模型，人们推想，晶体中一定存在某种缺陷，缺陷区内的原子处于不稳定状态，因而很容易运动，致使晶体的滑移过程是首先在缺陷区发生局部滑移，然后局部滑移区不断扩大导致晶体的滑移。这种引起局部滑移的缺陷就是位错。
位错的类型　　当晶体受到外力的作用发生局部滑移时，在已滑移区和未滑移区中间的过渡地带形成原子排列的紊乱区域，即位错。　　根据局部滑移的方向和位错线的方向可以把位错分为：刃型位错；螺型位错；混合位错。
位错线垂直于滑移方向也可以看成是通过在完整晶体中插入半个原子面而形成的，半原子面的边缘就是刃型位错线，像刀刃，所以称为刃位错。
远离位错线原子位移a，因而滑移面两侧的原子仍然对齐，但在位错线附近原子的位移小于a，形成螺旋线
(3) 混合位错位错线和滑移方向成任意角度　当位错线既不平行于也不垂直于滑移方向时，可以将晶体的滑移分解为平行于边界线的位移分量acs 和垂直于边界线的分量asin  ，也就是将位错看成是螺型位错和刃型位错混合而成的，所以称为混合位错。　纯刃型和螺型位错都必须是直线形状，混合位错可以是直线、曲线或封闭曲线。　位错的产生使位错线周围几个晶格常数范围内晶格畸变，破坏了晶格的周期性，如何表示晶格畸变的程度？
柏格斯回路和柏格斯矢量　　首先在含有位错的实际晶体中做一闭合回路，从晶体中任一原子出发，沿逆时针方向围绕位错，但要避开位错线，回路中也不能包含其它缺陷。再在参考的理想晶体中做一个步数相同，方向相同的回路，显然该回路不能闭合，为了使回路闭合，必须从终点向起点引一矢量b使回路闭合。则矢量b称为实际晶体中位错的柏格斯矢量。
刃型位错的柏格斯矢量垂直于位错线