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材料专题实验实验一 位错蚀坑的观察

在材料科学中,指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。

从几何角度看,位错属于一种线缺陷,可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线,其存在对材料的物理性能,尤其是力学性能,具有极大的影响
目前,在研究位错的密度、分布和组态以及它们的运动和交互作用过程中,常常应用光学、电子和场离子显微镜及X射线技术对位错进行观察。

主要方法有以下几种:
1.浸蚀法——利用蚀坑显示晶体表面的位错露头。

2.缀饰法——在对光透明的整块试样中,通过在位错上用沉淀体质点缀饰来显它们的位置及存在情况。

3.投射电子显微分析——在很高放大倍数下,观察研究薄膜(厚度为0.1~
4.0μm)试样中的位错。

4.X射线衍射显微分析——用X光束的局部衍射来研究的密度位错。

5.场离子显微分析——以极高的放大倍数显示金属表面的原子排列情况。

) 和螺型 ( b ) 位错蚀坑 1000 ×
位错蚀坑的形状与晶体表面的晶面有关。

譬如,对于立方晶系的晶体,位错
蚀坑在各晶面上的形状和取向如图 6-1 所示。

观察面为{ 111 }晶面,位错蚀坑呈正三角形漏斗状;在{ 110 }晶面上的位错蚀坑呈矩形漏斗状;在{ 100 }
晶面上的位借蚀坑则是正方形漏斗状。

因此,按位错蚀坑在晶体表面上的几何形
状,可以反推出观察面是何晶面,并且按蚀坑在晶体表面上的几何形状对称程度,
还可判断位错线与观察面(晶面)之间的夹角,通常为 10~90 °;自然,若位
错线平行观察面便无住错蚀坑形成了。

位借蚀坑的侧面形貌与位错类型有关。


坑侧面光滑平整时是刃型位错,如图 6-2 ( a )所 , 坑侧面出现螺旋线时,
是螺型位错,如图 6 - 2 ( b )所示。

根据位错蚀坑的分布特征,能够识别晶体中存在的小角度晶界和位借塞积
群。

当晶体中存在小角度晶界时,蚀坑将垂直于滑移方向排列成行,如囹 6 - 3

a )所示;而当出现位错塞积群时,蚀坑便沿滑移方向排列成列,并且它们
在滑移方向上的距离逐渐
单位体积晶体中所含位错线的总
长度称位借密度有两种表示方法
若一个晶面在晶体内部突然终止于某一条线处,则称这种不规则排列为一个刃位错。

刃型位错有一个额外的半原子面。

一般把多出的半原子面在滑移面上边的称为正刃型位错,记为“⊥”,而把多出在下边的称为负刃型位错,记为“T”;
)螺型位错没有额外半原子面,原子错排是呈轴对称
在通常的晶体中都存在大量的位错,而这些位错的量就用位错密度来表示。

位错密度定义为单位体积晶体中所含的位错线的总长度。

位错密度的另一个定义是:穿过单位截面积的位错线数目,单位也是1/平方厘米。

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