一、位错的基本类型和特征（一）位错理论的提出晶体的理论切变强度约为 G / 30 G 为切变弹性模量

2-2 位错 一、位错的基本类型和特征（一）位错理论的提出晶体的理论切变强度约为 G / 30 G为切变弹性模量（103~ 104 MPa）晶体的实际切变强度约为1~10 MPa

晶体的滑移过程 a—未滑移; b—滑移中 2-2 位错晶体滑移与位错的形成已滑移区与未滑移区的界限，即定义为位错。

2-2 位错 （二）两种基本位错根据位错的几何结构特征可分为两种基本类型即刃型位错和螺型位错。 1. 刃型位错（1）结构模型

刃型位错线 2-2 位错刃型位错的原子模型

2-2 位错 （2）结构特点 1）刃型位错有一个多余半原子面。 2）刃型位错线与形成位错的晶体滑移矢量垂直。 3）刃型位错是以位错线为中心轴半径为2~3个原子间距的一个圆筒状区域。 4）刃型位错有正、负之分。

2-2 位错 2.螺型位错（1）结构模型

2-2 位错 螺型位错线附近上、下两层原子面间原子移动情况

2-2 位错 （2）结构特点 1）无多余半原子面，而且与位错线垂直的面为一螺旋面。 2）螺型位错线与形成位错的晶体滑移矢量平行。 3）螺型位错也是一个圆筒状区域，其直径一般为3~4 个原子间距。 4）螺型位错有左、右之分。

2-2 位错 二、柏氏矢量（一）柏氏矢量及其确定 1. 柏氏矢量：形成一个位错的晶体滑移矢量。 2. 柏氏矢量的确定方法通过围绕位错作柏氏回路的方法确定改该位错的柏氏矢量。

o y x 2-2 位错刃型位错柏氏矢量的确定 a—实际晶体的柏氏回路 b—完整晶体的相应回路

2-2 位错 螺型位错柏氏矢量的确定

2-2 位错 （二）柏氏矢量的表示方法 1. 柏氏矢量的表示方法 2. 位错强度 [uvw]

2-2 位错 （三）柏氏矢量的守恒性及其物理意义 1. 柏氏矢量的守恒性不论所做柏氏回路的大小、形状、位置如何变化，怎样任意扩大、缩小或移动，只要它不与其他位错线相交，对给定的位错所确定的柏氏矢量是一定的。一定位错的柏氏矢量是固定不变的，这一特性叫做柏氏矢量的守恒性。

2-2 位错 2. 柏氏矢量守恒性的推论 1) 同一条位错线上各点处的柏氏矢量均相同。 2) 若数条位错线相交于一点（称为位错结点），则指向结点的各位错线的柏氏矢量之和应等于离开结点的各位错线的柏氏矢量之和。 3) 位错线不可能中断于晶体内部。即位错在晶体内部或自成一个闭合的位错环，或与其他位错相交于一个结点，或贯穿整个晶体而终止于晶体表面。

2-2 位错 3. 柏氏矢量的物理意义（1）柏氏矢量是位错区别于其它晶体缺陷的一个特征。故可把位错定义为柏氏矢量不为零的晶体缺陷。（2）柏氏矢量与位错线之间的关系决定位错类型： 1）柏氏矢量与位错线垂直时，是刃型位错，其位错线可以是任意形状的平面曲线（可以是直线，也可以是折线或曲线）。 2）柏氏矢量与位错线平行时，是螺型位错，其位错线必定为一直线。 3）柏氏矢量与位错线既不垂直也不平行时，是混合位错。

b刃 b螺 t t t t t 2-2 位错

2-2 位错 4. 混合位错

2-2 位错

2-2 位错 思考题： 1. 指出刃型位错与螺型位错在结构方面的不同之处。 2. 一个环形位错能否各部分均为刃型位错或螺型位错？为什么？

2-2 位错 三、位错的运动位错的运动方式有两种最基本形式，即滑移和攀移。（一）位错的滑移 1. 有关概念（1）位错滑移：位错沿着由位错线和柏氏矢量所决定的面的运动。（2）位错的滑移面可滑移面：平行于位错线和柏氏矢量的面。易滑移面：晶体的最密晶面。

2-2 位错 2. 位错的滑移机制和实质（1）滑移机制（2）位错滑移的实质：已滑移区的扩大或缩小

刃型位错的滑移与晶体滑移 2-2 位错 3. 位错的滑移方向位错线的法线方向（垂直于位错线的方向）。 4. 位错滑移与晶体滑移

螺型位错的滑移与晶体滑移 混合位错的滑移与晶体滑移 2-2 位错晶体的滑移方向为位错柏氏矢量方向，滑移量大小为|b|。

2-2 位错 （二）位错的交滑移 1. 位错交滑移：保持晶体的滑移方向不变，位错从原滑移面转移到与之相交的另一个滑移面上继续滑移。 2. 位错交滑移的条件螺型位错除可发生滑移外，也可以发生交滑移。螺型位错交滑移前后的两个滑移面必须属于以螺型位错柏氏矢量所在晶向为轴的晶带。

3. 螺型位错的交滑移过程 a b c a—沿A面滑移; b—交滑移到B面; c—再次交滑移到A面 2-2 位错

2-2 位错 （二）位错的攀移 1. 基本概念位错在垂直于滑移面方向上运动，或离开滑移面的运动，或沿着多余半原子面的运动。刃型位错除可发生滑移外，也可发生攀移。

2-2 位错 2. 位错攀移的机制刃型位错的攀移 a — 正攀移; b — 未攀移; c — 负攀移

2-2 位错 3. 位错攀移的实质多余半原子面面积的扩大或缩小。 4. 影响位错攀移的因素（1）作用于刃型位错多余半原子面上的正应力：有助于刃型位错的攀移。（2）温度：高温有助于刃型位错的攀移。

2-2 位错 思考题： 1. 面心立方晶体中（111）晶面上的螺型位错在滑移过程中受阻时，将通过交滑移转移到哪一个{111}晶面上继续滑移？为什么？ 2. 何谓位错滑移与攀移？其实质各是什么？

2-2 位错 四、位错的交割（一）基本概念林位错：穿过某一晶面S的所有位错即称为S面的林位错。位错交割：位错间交叉通过的行为。交割位错被交割位错（原位错）

交割前 交割后 2-2 位错扭折线段：为一段位错。扭折：随原位错滑移可消失。割阶：随原位错滑移不可消失。可动割阶（滑移割阶）不动割阶（攀移割阶）

2-2 位错 （二）几种典型的位错交割 1. 位错交割的分析方法 1）位错被交割后是否形成扭折线段？被交割位错是否变成折线 2）扭折线段是扭折还是割阶？扭折线段的滑移面与被交割位错的滑移面重合为扭折，不重合（通常呈垂直关系）则为割阶 3）割阶是可动割阶还是不动割阶？割阶的滑移方向与被交割位错的滑移方向平行为可动割阶，不平行（通常呈垂直关系）则为不动割阶

2-2 位错 2. 两个柏氏矢量和位错线均互相垂直的刃型位错间的交割交割前交割后

2-2 位错 3. 柏氏矢量互相平行、位错线互相垂直的刃型位错间的交割交割前交割后

交割前 交割后 2-2 位错 4. 柏氏矢量互相垂直的刃型与螺型位错间的交割

交割后 交割前 D  2-2 位错 5. 柏氏矢量互相垂直的螺型位错间的交割

B b O O A 2-2 位错（三）带割阶的螺型位错运动 1. 带小割阶的螺型位错运动割阶高度为1~2个原子间距

D D b b P P P O O O C C 2-2 位错 2. 带中等尺寸割阶的螺型位错运动割阶高度为几个~20个原子间距

M b S1 O O S2 N 2-2 位错 3. 带大割阶的螺型位错运动割阶高度为20~30个原子间距

2-2 位错 思考题： 1. 何谓位错交割？ 2. 分析柏氏矢量互相垂直的两个刃型位错的交割过程。

2-2 位错 五、位错的形成与增殖（一）位错密度 1. 概念单位体积晶体中所含有的位错线的总长度。 2. 数学表达式（单位为 1/cm2）

2-2 位错 经精心制备和处理的超纯金属单晶体，位错密度可低于103 1/cm2；经充分退火的多晶体金属晶体中，位错密度约为 106~108 1/cm2 ；经过剧烈冷变形的金属晶体，其内部的位错密度可高达1010~1012 1/cm2。

2-2 位错 （二）位错的形成位错形成途径：（1）在晶体凝固过程中形成。（2）由晶体在凝固后的冷却过程中产生的局部内应力所造成。（3）由空位聚集而形成。

b b A B A B A B A B A B 2-2 位错（三）位错的增殖增殖位错的地方称为位错源。 1. 弗兰克瑞德（Frank  Read）位错增殖机制双边U形平面F-R源

2-2 位错 Si单晶中的F-R源(以Cu沉淀缀饰后用红外显微镜观察）

2-2 位错 2. 双交滑移位错增殖机制

一、 位错的基本类型和特征 （一）位错理论的提出 晶体的理论切变强度 约为 G / 30 G 为切变弹性模量