当前课程知识点：材料科学基础 > 第八章 晶体缺陷 > 8.9 位错反应 > 位错反应
同学们
本小节我们学习位错反应
位错之间的相互转化成为位错反应
最简单的情况是一个位错
分解为两个位错
或者是两个位错合成为一个位错
譬如柏氏矢量为2b的位错
会通过位错反应
分解成两个柏氏矢量b的位错
位错反应能否进行
取决于是否满足下列两个条件
第一是几何条件
反应前的柏氏矢量之和
等于反应之后柏氏矢量之和
第二是能量条件
反应之后
各个位错的总能量要小于反应之前
各个位错的总能量
这是热力学定律所要求的
而位错的能量是正比于柏氏矢量的平方
在上面所举的例子当中
反应前后位错是满足柏氏矢量守恒条件的
而能量反应前为4b平方
反应后为2b平方
所以说这个反应是能够自发产生的
所以在晶体当中
柏氏矢量为2b的位错
会自发的分解为两个柏氏矢量
均为b的两个位错
在实际晶体当中
我们还会看到更多位错反映的例子
我们以面心立方为例来分析一下
可以发生的一些位错反应
面心立方中的位错反应
可以用汤普森四面体来进行表示
如果用柏氏矢量的具体指数来写反应式
其缺点是不能够表示出位错所在的晶面
为了克服这些缺点
在面心立方中
我们用汤普森四面体
表示各个特征的向量
来代表柏氏矢量
如图所示这个四面体的4个顶点
分别位于晶体中的4点
如图所示 ABCD
它们的坐标分别为
1/2 1/2 0
1/2 0 1/2
0 1/2 1/2以及0 0 0
四面体的4个外表面都是等边三角形
标记4个等边三角形的中心
分别是α β γ δ
其中α是对着顶角A的外表面的中心
以此类推
于是A B C D α β γ δ8个点中
每两个点的连线
它的连线的向量就表示了
面心立方晶体当中
所有重要位错的柏氏矢量
这些重要的柏氏矢量可以分为四类
分别为罗-罗向量
不对应的罗-希向量
对应的罗-希向量以及希-希向量
所谓罗-罗向量是由四面体顶点
A B C D之间所连成的向量
ABCD均是罗马字母
其名称由此得来
罗-罗向量它向量值的大小
可以由简单坐标进行计算
其结果如图所示
由此我们可以发现罗-罗向量
是面心立方晶体中全为错的柏氏矢量
不对应的罗-希向量向量是由四面体顶点
即罗马字母和通过该顶点的外表面的中心
即不对应的希腊字母连成的向量
不对应罗-希向量代表有24个
我们可以由三角形重心的性质
求出罗-希向量的矢量
例如Dα向量
它的向量值为1/6[112]
由此可知罗-希向量
就是面心立方晶体中的
肖克莱分位错的柏氏矢量
同理
罗-希向量也可以计算出来
其中8个罗-希向量对应的是
弗兰克分位数的柏氏矢量
而希-希向量也可以计算出来
希-希向量代表了面心立方晶体中
压杆位错的柏氏矢量
所谓压杆位错
是通过肖克莱分位错合成反应所得到的
它同样也是不全位错的一种
由于该位错不能产生运动
因此被称为压杆位错
压杆位错它又叫做面角位错
或L-C位错
既然面心立方中所有重要的柏氏矢量
都可以用汤普森四面体的有关向量表示
那么位错反应式的柏氏矢量合成或分解
都可以用这些向量来表达
下面我们来看两个典型的例子
第一个例子是形成扩展位错的反应
利用汤普森四面体中的各个分量
可以将位于（111）面上
柏氏矢量为a/2[-110]的
全位错分解为扩展位错
它的反应式如下
BC可以分解为Bδ加上δC
可以看出我们只需要知道全位错所在的面
例如我们例子中的
全位错所在的面为δ面
以及只要知道柏氏矢量
就可以根据向量合成规则
而直接写出反应式
而不必考虑各位错的具体的柏氏矢量
第二个例子是形成压杆位错
如图所示假定在γ和β面上
各有一条平行于AD的全位错线
其柏氏矢量分别为BD和DC
于是压杆位错的形成过程如下
首先两个全位错
在各自的滑移面上分解为扩展位错
反应式为BD等于Bγ加γD
DC等于Dβ加βC
第二步在β和γ面上的扩展位错
都向两个面的交线AD运动
直到领先的肖克莱分位错γD
和Dβ在AD线上相遇
此时发生如下的合成反应
γD加DB等于γβ
而合成后的位错线AD
它的柏氏矢量为1/6 1-10
这就是压杆位错柏氏矢量
以及合成反应的过程
汤普森四面体在位错反应中的应用
还有一些其他的例子
例如形成位错网络的反应
形成层错四面体的反映的
有兴趣的同学可以课后继续学习
本节课的内容就讲解到这里
-绪论
-绪论
-讨论1
-讨论2
-2.1 原子结构与原子轨道
--原子结构与轨道
-2.2 电子排布规律
--电子排布规律
--电子排布规律
-2.3 晶体中的结合键
--晶体中的结合键
--原子结构与键合
-2.4 晶体结构与空间点阵
-2.5 晶系与布拉菲点阵
--晶系与布拉菲点阵
--晶系与布拉菲点阵
-2.6 晶向指数与晶面指数
-2.7 晶面间距与晶面夹角
-2.8 晶体的宏观对称性
--晶体的宏观对称性
--晶体的宏观对称性
-讨论1
-讨论2
-习题-第2章
-3.1 金属的晶体结构
--金属的晶体结构
--金属的晶体结构
-3.2 金属晶体的堆垛与间隙
-3.3 合金基本概念
--合金的基本概念
--合金的基本概念
-3.4 固溶体
--固溶体
--固溶体
-3.5 化合物
--化合物
--化合物
-3.6 陶瓷的晶体结构
--陶瓷的晶体结构
--陶瓷的晶体结构
-3.7 高分子的基本结构
--高分子的基本结构
--高分子的基本结构
-3.8 非晶、准晶和纳米晶
-讨论1
-讨论2
-习题-第3章
-4.1 扩散的宏观规律
--扩散的宏观规律
--扩散的宏观规律
-4.2 扩散的微观机制
--扩散的微观机制
--扩散的微观机制
-4.3 扩散与原子的随机行走
-4.4 扩散系数与扩散激活能
-4.5 扩散的影响因素
--扩散的影响因素
--扩散的影响因素
-4.6 反应扩散
--反应扩散
--反应扩散
-讨论1
-讨论2
-习题-第4章
-5.1 纯金属的结晶
--纯金属的结晶
--纯金属的结晶
-5.2 金属结晶的基本条件
-5.3 液态金属的结构
--液态金属的结构
--液态金属的结构
-5.4 均匀形核
--均匀形核
--均匀形核
-5.5 非均匀形核
--非均匀形核
--非均匀形核
-5.6 晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构
-5.7 阶梯的长大机制和生长形态
-讨论1
-讨论2
-习题-第5章
-6.1 匀晶相图
--匀晶相图
--匀晶相图
-6.2 共晶相图
--共晶相图
--共晶相图
-6.3 共析相图与包晶相图
-6.4 其他二元相图
--其他二元相图
--其它二元相图
-6.5 铁碳合金的组元及基本相
-6.6 Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程
-6.7 钢的结晶过程
--钢的结晶过程
--钢的结晶过程
-6.8 白口铸铁的结晶过程
-6.9 碳对铁碳合金平衡组织的影响
-6.10 碳对Fe-C合金机械性能的影响
-6.11 三元相图的表示方法
-6.12 直线法则与杠杆定律
-6.13 重心法则
--重心法则
--重心法则
-6.14 三元匀晶相图与等温截面图
-6.15 变温截面与投影图
--变温截面与投影图
--变温截面与投影图
-6.16 具有共晶三相平衡的三元系相图概况
-6.17 具有共晶三相平衡的三元系相图分析
-6.18 具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图
-讨论1
-讨论2
-习题-第6章
-7.1 固态相变的特点分类
-7.2 固态相变的形核与生长
-7.3 成分保持不变的(无扩散)相变
-7.4 过饱和固溶体的分解
-7.5 共析转变
--共析转变
--共析转变
-7.6 马氏体转变（一）
--马氏体转变（一）
--马氏体转变（一）
-7.7 马氏体转变（二）
--马氏体转变（二）
--马氏体相变（二）
-7.8 贝氏体相变
--贝氏体相变
--贝氏体转变
-讨论1
-讨论2
-习题-第7章
-8.1 点缺陷
--点缺陷
--点缺陷
-8.2 位错的基本概念
--位错的基本概念
--位错的基本概念
-8.3 柏氏矢量
--柏氏矢量
--柏氏矢量
-8.4 位错的运动
--位错的运动
--位错的运动
-8.5 位错的弹性性质
--位错的弹性性质
--位错的弹性性质
-8.6 位错的交互作用
--位错的交互作用
--位错的交互作用
-8.7 位错的生成与增殖
--位错的生成与增殖
--位错的生成与增殖
-8.8 实际晶体中的位错
--实际晶体中的位错
--实际晶体中的位错
-8.9 位错反应
--位错反应
--位错反应
-8.10 晶界与相界
--晶界与相界
--晶界与相界
-讨论1
-讨论2
-习题-第8章
-9.1 金属的应力-应变曲线
-9.2 单晶体的塑性变形-滑移
-9.3 单晶体的塑性变形-孪生
-9.4 多晶体的塑性变形
--多晶体的塑性变形
--多晶体的塑性变形
-9.5 多相合金的塑性变形
-9.6 聚合物与陶瓷的塑性变形
-9.7 变形后的组织与性能
-9.8 晶体的断裂
--晶体的断裂
--晶体的断裂
-9.9 回复和再结晶
--回复和再结晶
--回复和再结晶
-9.10 再结晶形核和长大
--再结晶形核和长大
--再结晶形核和长大
-9.11 再结晶组织控制
--再结晶组织控制
--再结晶组织控制
-9.12 蠕变、超塑性变形
--蠕变、超塑性变形
--蠕变、超塑性变形
-讨论1
-讨论2
-习题-第9章