第3节 位错(1)

    位错是晶体中最为常见的缺陷之一，它对晶体材料的各种性质都有程度不同的影响，很早就被人们关注和研究，有了比较成熟的理论和大量的实验研究成果，是本章讨论的重点。
    晶体在结晶时受到杂质﹑温度变化或振动产生的应力作用，或由于晶体受到打击﹑切削﹑研磨等机械应力的作用，使晶体内部质点排列变形，原子行间相互滑移，而不再符合理想晶体的有秩序的排列，由此形成的缺陷称位错。位错是原子的一种特殊组态，是一种具有特殊结构的晶格缺陷，因为它在一个方向上尺寸较长，所以被称为线状缺陷。位错的假说是在30年代为了解释金属的塑性变形而提出来的，50年代得到证实。位错的存在对晶体的生长、相变、扩散、形变、断裂、以及其他许多物理化学性质都有重要影响，了解位错的结构及性质，对研究和了解金属尤为重要，对了解陶瓷等多晶体中晶界的性质和烧结机理，也是不可缺少的。

   5.3.1 位错的基本类型
    晶体中位错最重要、最基本的形态有刃型位错和螺型位错两种，以及由它们组成的混合型位错。
    1. 刃型位错
    刃型位错如图5-9所示。设有一简单立方结构的晶体，在切应力 的作用下发生局部滑移，发生局部滑移后晶体内在垂直方向出现了一个多余的半原子面，显然在晶格内产生了缺陷，这就是位错，这种位错在晶体中有一个刀刃状的多余半原子面，所以称为刃型位错。由图中可以看出位错线的上部邻近范围受到压应力，而下部邻近范围受到拉应力，离位错线较远处原子排列正常。通常称晶体上半部多出原子面的位错为正刃型位错，用符号“┴”表示，反之为负刃型位错，用“┬”表示。当然这种规定都是相对的。
    2. 螺型位错
    螺型位错如图5-10所示。设想在简单立方晶体右端施加一切应力，使右端ABCD滑移面上下两部分晶体发生一个原子间距的相对切变，从(b)中可以看出，在已滑移区与未滑移区的交界处，AB线两侧的上下两层原子发生了错排和不对齐现象，它们围绕着AB线连成了一个螺旋线，而被AB线所贯穿的一组原来是平行的晶面则变成了一个以AB线为轴的螺旋面。鉴于原子的这种排列特点，此种晶格缺陷被称为螺型位错。螺旋位错分为左旋和右旋。以大拇指代表螺旋面前进方向，其他四指代表螺旋面的旋转方向，符合右手法则的称右旋螺旋位错，符合左手法则的称左旋螺旋位错。图5-10为右旋螺旋位错。实际分析时没有必要去区分左旋或右旋（包括正刃或负刃），它们都是相对的，重要的是分清刃型位错和螺型位错。
         
    3. 混合位错
    实际的位错常常是混合型的，介于刃型和螺型之间，如图5-11所示，如果局部滑移从晶体的一角开始，然后逐渐扩大滑移范围，滑移区和未滑移区的交界为曲线AB。在A处，位错线和滑移方向平行，是纯螺型位错；在B处，位错线和滑方向垂直，是纯刃型位错。其他AB上的各点，曲线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错之间，所以称为混合型位错。