第二节 位错的基本结构 位错：晶体中某处一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 错排区的形状：细长的管状畸变区域。 第二节 位错的基本结构 位错：晶体中某处一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。 错排区的形状：细长的管状畸变区域。 几百～几万个原子间距×（2～5个) 原子间距。 概念提出：1934年。 试验观察：1956年。 设备：透射电子显微镜。

一、位错的基本类型 1、刃型位错： 模型： 产生：晶体局部滑移产生。 ABCD：滑移面； EFGH：局部滑移产生的多余半原子面； EF：多余半原子面的“刃边”，称作“刃型位错线”，是已滑移区(ABEF)与未滑移区(EFCD)在滑移面上的边界线，垂直于滑移方向。

刃型位错线周围的原子排列： 位错线周围：有 (2～5)个原子间距的点阵畸变；点阵畸变相对于多余半原子面左右对称。 含有多余半原子面的部分晶体受压，原子间距减小； 不含多余半原子面的部分晶体受拉，原子间距增大；

正、负刃位错 正刃型位错：用“┻”表示。 负刃型位错：用“┳”表示。 正、负刃位错的划分是相对的，但有用。

2、螺型位错 位错模型： 产生：晶体局部滑移产生。 ABCD：滑移面； bb’：螺型位错线，也是已滑移区(AB bb’)与未滑移区(bb’ CD)在滑移面上的边界线，但平行于滑移方向。

螺型位错线周围的原子 在位错线附近有一个约几个原子间距宽的，上、下层原子不吻合的过渡区(bb’和aa’之间) 。 位错线附近的原子：按螺旋形排列。

左、右螺型位错 右螺旋位错：符合右手法则的螺型位错。 左螺旋位错：符合左手法则的螺型位错。 拇指：前进方向；其余四指：旋转方向。 左、右螺型位错有着本质区别，无论将晶体如何放置，也不可能改变其原本的左、右性质。

3、混合型位错 混合位错：位错线与滑移方向成任意角度的位错。 混合位错线是一条曲线，在A处是螺位错，在C处是刃型位错，在A与C之间的每一小段位错线都可以分解为刃型和螺型两个分量。

混合位错的分解

二、柏氏矢量 1939年，柏格斯（J.M.Burgers）提出。 柏氏矢量：用来揭示位错本质，描述位错行为的矢量。 1、柏氏矢量的确定 用柏氏回路确定。 1）人为规定位错线的正方向。 2）在实际晶体中，作柏氏回路，回路中的每一步都连接相邻的原子。 3）在完整晶体中，按同样的方向和步数作一个对比回路。从终点Q到始点M连接起来的矢量 ，即为柏氏矢量。

螺型位错柏氏矢量的确定 方法完全相同。

刃位错的特征： 柏氏矢量与位错线互相垂直。 刃型位错都有一多余半原子面，多余半原子面的周界（即刃型位错线）可以是折线，也可以是曲线，但都与柏氏矢量垂直，即垂直于于滑移方向。

螺位错的特征： 柏氏矢量与位错线互相平行。 螺型位错无多余半原子面，原子错排呈螺旋形；螺型位错线与柏氏矢量平行，故一定是直线。

2、柏氏矢量的物理意义 柏氏矢量是一个反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。 矢量的方向：表示位错的性质与位错线的取向； 矢量的模 ：表示畸变的程度，称为位错强度。 同一晶体中， 大，位错产生的点阵畸变大。 位错的许多性质都与柏氏矢量有关，如位错的能量、应力场、位错受力等。

3、柏氏矢量的特性 守恒性：柏氏矢量与回路起点的选择无关，也与回路的具体途径无关，只要是饶着位错一周，所得到的柏氏矢量是恒定不变的。 一条位错线具有唯一的柏氏矢量：即不管此位错线各处的形状和位错的类型如何，其各部分的柏氏矢量都相同。 如果所作的柏氏回路包含有几个位错，则得出的柏氏矢量是这几个位错柏氏矢量之总和。

由柏氏矢量的特性得出的推论 如有几个位错相遇于一点（称为位错节点），朝向节点的各位错的柏氏矢量之和，等于离开节点的各位错线的柏氏矢量之和。 若所有位错线都指向（或离开节点），则它们的柏氏矢量之和为零。 位错线只能终止在晶体表面或晶界上，而不能中断于晶体内部。在晶内，它只能形成封闭的环或与其它位错相遇于节点，构成网络。

4、柏氏矢量的表示方法 用点阵矢量表示。 对立方晶系：用与柏氏矢量同向的晶向指数表示。 例：从原点到坐标值为 的阵点 例：从原点到坐标值为 的阵点 柏氏矢量： ，矢量的模： 。 三轴分量 简单立方，沿X轴，从原点→相邻结点， ；a,0,0 面心立方，从原点→底心， ； 体心立方，从原点→体心， ； ，

柏氏矢量的运算 用矢量加法进行运算： 若 ，则： 如 ，则：

5、根据 与位错线的关系，确定位错的类型 可滑移位错， 总是平行于滑移方向，故可根据 与位错线的关系，确定位错的类型。 5、根据 与位错线的关系，确定位错的类型 可滑移位错， 总是平行于滑移方向，故可根据 与位错线的关系，确定位错的类型。 (1) ⊥位错线，刃型位错。将 顺时针旋转90°，若 的方向与位错线正向一致，正刃位错；反之，则为负刃位错。 (2) ∥位错线，螺型位错。 的方向与位错线正方向一致，右螺型位错； 的方向与位错线负方向一致,左螺型位错. (3) 和位错线成任意角度0＜φ＜90°，混合位错。 混合位错可分解为刃型分量和螺型分量。

三、位错密度 位错密度：单位体积中所含位错线的总长度。 L－位错线总长度，V－晶体体积。 若把晶体中的位错线视为直线，而且平行地从晶体的一端延伸到另一端，则位错密度=穿过单位截面积的位错线的数目。 A－晶体的截面面积，l－每根位错线的长度(假定即晶体厚度)，n－过A面积的位错线数目。

充分退火金属： =1010~1012/m2， 剧烈冷变形金属： =1015~1016/m2， 超纯单晶体 ： <107/m2。

晶体强度与位错密度的关系 提高工程材料强度的两条途径： (1)尽量减小位错密度，如晶须（丝状单晶体） (2)尽量增大位错密度，如冷变形、淬火。 充分退火金属

晶胞 Z c   b Y a  X 晶格常数 a，b，c 24

晶格常数：a=b=c； ===90 Z 晶胞原子数： 原子半径： 配位数：8 致密度：0.68 Y X 体心立方晶胞 c 2r a 25

晶格常数：a=b=c； ===90 Z 晶胞原子数： 原子半径： Y 配位数：12 密排方向 致密度：0.74 X 面心立方晶胞 c 26