| 第3節(jié) 位錯(cuò)(2)
4. 柏氏矢量
為了便于進(jìn)一步分析位錯(cuò)的特征，同時(shí)避免繁瑣的原子模型，建立了一個(gè)簡(jiǎn)單的物理參量來(lái)描述位錯(cuò)區(qū)原子的畸變特征的矢量，稱作柏氏矢量。
（1）柏氏矢量的確定方法
先確定位錯(cuò)的方向（一般規(guī)定位錯(cuò)線垂直紙面時(shí)，由紙面向外為正），按右手法則做柏氏回路，右手大拇指指位錯(cuò)正方向，回路方向按右手螺旋方向確定。從實(shí)際晶體中任一原子M出發(fā)，避開(kāi)位錯(cuò)附近的嚴(yán)重畸變區(qū)作一閉合回路 MNOPQ，回路每一步連結(jié)相鄰原子。按同樣方法在完整晶體中做同樣回路，步數(shù)，方向與上述回路一致，這時(shí)終點(diǎn) Q和起點(diǎn) M 不重合，由終點(diǎn)Q 到起點(diǎn)M 引一矢量QM 即為柏氏矢量b。柏氏矢量與起點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，也與路徑無(wú)關(guān)，圖5-12、圖5-13示出刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)柏氏矢量的確定方法及過(guò)程。
（2）柏氏矢量的物理意義及特征
柏氏矢量是描述位錯(cuò)實(shí)質(zhì)的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位錯(cuò)所引起點(diǎn)陣畸變的總累計(jì)。通常將柏氏矢量稱為位錯(cuò)強(qiáng)度，位錯(cuò)的許多性質(zhì)如位錯(cuò)的能量，所受的力，應(yīng)力場(chǎng)，位錯(cuò)反應(yīng)等均與其有關(guān)。它也表示出晶體滑移時(shí)原子移動(dòng)的大小和方向。
柏氏矢量具有守恒性，柏氏回路任意擴(kuò)大和移動(dòng)中，只要不與原位錯(cuò)線或其他位錯(cuò)線相遇，回路的畸變總累計(jì)不變，由此可引申出一個(gè)結(jié)論：一根不可分叉的任何形狀的位錯(cuò)只有一個(gè)柏氏矢量。
利用柏氏矢量b與位錯(cuò)線t的關(guān)系，可判定位錯(cuò)類型。若b ∥ t則為螺型位錯(cuò)，其中同向?yàn)橛衣荩聪驗(yàn)樽舐荩?FONT
color=#0000ff>如圖5-13。若b ⊥ t為刃型位錯(cuò)，其正負(fù)用右手法則判定，右手拇指、食指與中指構(gòu)成一直角坐標(biāo)系，以食指指向t方向，中指指向b正方向，則拇指代表多余半原子面方向，多余半原子面在上稱正刃型位錯(cuò)，反之稱負(fù)刃型位錯(cuò)。
5. 晶體中位錯(cuò)的組態(tài)和位錯(cuò)密度
位錯(cuò)在晶體中的分布形式很多。位錯(cuò)在經(jīng)充分退火的金屬中，相互連接成網(wǎng)絡(luò)，稱之為位錯(cuò)網(wǎng)；也可以垂直排列成小角度晶界。經(jīng)塑性變形的金屬中，位錯(cuò)可以在滑移面上形成塞積群；也可能在夾雜物或沉淀物周圍形成位錯(cuò)環(huán)；也可能形成更復(fù)雜的位錯(cuò)纏結(jié)等�？傊�，晶體中位錯(cuò)的組態(tài)非常復(fù)雜。圖5-14是晶體中位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)的模型。
晶體中的位錯(cuò)數(shù)量常用位錯(cuò)密度來(lái)表示，位錯(cuò)密度是指單位面積內(nèi)位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度。其表達(dá)式為
LV=L/V （5-37）
式中：LV是體位錯(cuò)密度；L是位錯(cuò)線的總長(zhǎng)度；V是晶體的體積。
但是，由于很難從實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)出位錯(cuò)總長(zhǎng)度L；實(shí)際上無(wú)法直接測(cè)定 。為了方便，經(jīng)常用穿過(guò)單位面積的位錯(cuò)數(shù)目ρA來(lái)表示位錯(cuò)密度。
ρA=n/A
式中，n是穿過(guò)截面的位錯(cuò)數(shù)；A是截面面積。
位錯(cuò)密度的單位是cm-2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，充分退火后的金屬中位錯(cuò)密度約為106～108 cm-2；而經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈塑性變形的金屬中位錯(cuò)密度可達(dá)1010～1012 cm-2。
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