第3節(jié) 位錯(1)

    位錯是晶體中最為常見的缺陷之一，它對晶體材料的各種性質(zhì)都有程度不同的影響，很早就被人們關(guān)注和研究，有了比較成熟的理論和大量的實驗研究成果，是本章討論的重點。
    晶體在結(jié)晶時受到雜質(zhì)﹑溫度變化或振動產(chǎn)生的應(yīng)力作用，或由于晶體受到打擊﹑切削﹑研磨等機械應(yīng)力的作用，使晶體內(nèi)部質(zhì)點排列變形，原子行間相互滑移，而不再符合理想晶體的有秩序的排列，由此形成的缺陷稱位錯。位錯是原子的一種特殊組態(tài)，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的晶格缺陷，因為它在一個方向上尺寸較長，所以被稱為線狀缺陷。位錯的假說是在30年代為了解釋金屬的塑性變形而提出來的，50年代得到證實。位錯的存在對晶體的生長、相變、擴散、形變、斷裂、以及其他許多物理化學性質(zhì)都有重要影響，了解位錯的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，對研究和了解金屬尤為重要，對了解陶瓷等多晶體中晶界的性質(zhì)和燒結(jié)機理，也是不可缺少的。

   5.3.1 位錯的基本類型
    晶體中位錯最重要、最基本的形態(tài)有刃型位錯和螺型位錯兩種，以及由它們組成的混合型位錯。
    1. 刃型位錯
    刃型位錯如圖5-9所示。設(shè)有一簡單立方結(jié)構(gòu)的晶體，在切應(yīng)力 的作用下發(fā)生局部滑移，發(fā)生局部滑移后晶體內(nèi)在垂直方向出現(xiàn)了一個多余的半原子面，顯然在晶格內(nèi)產(chǎn)生了缺陷，這就是位錯，這種位錯在晶體中有一個刀刃狀的多余半原子面，所以稱為刃型位錯。由圖中可以看出位錯線的上部鄰近范圍受到壓應(yīng)力，而下部鄰近范圍受到拉應(yīng)力，離位錯線較遠處原子排列正常。通常稱晶體上半部多出原子面的位錯為正刃型位錯，用符號“┴”表示，反之為負刃型位錯，用“┬”表示。當然這種規(guī)定都是相對的。
    2. 螺型位錯
    螺型位錯如圖5-10所示。設(shè)想在簡單立方晶體右端施加一切應(yīng)力，使右端ABCD滑移面上下兩部分晶體發(fā)生一個原子間距的相對切變，從(b)中可以看出，在已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，AB線兩側(cè)的上下兩層原子發(fā)生了錯排和不對齊現(xiàn)象，它們圍繞著AB線連成了一個螺旋線，而被AB線所貫穿的一組原來是平行的晶面則變成了一個以AB線為軸的螺旋面。鑒于原子的這種排列特點，此種晶格缺陷被稱為螺型位錯。螺旋位錯分為左旋和右旋。以大拇指代表螺旋面前進方向，其他四指代表螺旋面的旋轉(zhuǎn)方向，符合右手法則的稱右旋螺旋位錯，符合左手法則的稱左旋螺旋位錯。圖5-10為右旋螺旋位錯。實際分析時沒有必要去區(qū)分左旋或右旋（包括正刃或負刃），它們都是相對的，重要的是分清刃型位錯和螺型位錯。
         
    3. 混合位錯
    實際的位錯常常是混合型的，介于刃型和螺型之間，如圖5-11所示，如果局部滑移從晶體的一角開始，然后逐漸擴大滑移范圍，滑移區(qū)和未滑移區(qū)的交界為曲線AB。在A處，位錯線和滑移方向平行，是純螺型位錯；在B處，位錯線和滑方向垂直，是純?nèi)行臀诲e。其他AB上的各點，曲線和滑移方向既不垂直又不平行，原子排列介于螺型和刃型位錯之間，所以稱為混合型位錯。