在切应力作用下，位错线沿着与切应力方向相垂直的方向运动，直至消失 在晶体表面，只留下一个柏氏矢量大小的台阶
螺型位错移动方向与柏氏矢量垂直，位错线方向与柏氏矢量平行
螺型位错的滑移没有固定的滑移面，螺型位错的滑移面是一系列以位错线 为共同转轴的滑移面，理论上它可以在所有包含位错线的平面进行滑移
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位错环的运动方向是沿法线方向向外扩展
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例题
已知位错环ABCDA的柏氏矢量为b，外应力 为τ和σ，如图所示
求： ⑴位错环的各边分别是什么位错？ ⑵如何局部滑移才能得到这个位错环？ ⑶在足够大的剪应力τ作用下，位错环将如何
• 派需一的纳临力界（切τ应p-力N）实质上是指周期点阵中移动单个位错所
近似计算式为

p

2G
1 v
exp


2 w
b


2G
1 v
exp
2 a
1 vb

(2-5)
b为柏氏矢量；G为切变模量；ν为泊松比；w为位错宽度， 它等于a/(1-ν)；a为滑移面的面间距
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位错运动的其它阻力
位错的运动
• 1.其它位错应力场的长程内应力作用；位错运动时发生交截，形成割阶、 空位、间隙原子、位错反应等
• 2.其它外来原子阻力，如位错线周围的溶质原子聚集的短程阻力，第二 相粒子对位错运动的长程阻力
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刃型位错的滑移
τ
位错的运动
τ
出现位错，产生滑移
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刃型位错的滑移
τ
位错的运动
τ
出现位错，产生滑移
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位错的运动
下 层 晶 面 原 子 受 力
上 层 晶 面 原 子 受 力
螺型位错位置
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螺型位错的运动
●代表下层晶面的原子；○代表上层晶面的原子
位错的运动
下 层 晶 面 原 子 受 力
上 层 晶 面 原 子 受 力
位错的运动
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解题
• ⑶在剪应力τ作用下位错环上部的晶体将不断 沿X轴方向（即b的方向）运动，下部晶体则 反向（沿-X轴或-b方向）运动。按照l×v规则， 这种运动必然伴随着位错环的各边向环的外侧 （即AB、BC、CD和DA四段位错分别沿-z轴、 +x轴、+z轴、和-x轴方向运动），从未导致位 错环扩大，如图（a）所示
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混合位错运动
位错的运动
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位错环的运动
位错的运动
• 位错在滑移面上自行封闭形成位错环，位错环的柏 氏矢量正好处于滑移面上
•• 符符号号相相反 反的的混混合合位位错错在在同同一一切切应应力力作作用用下下滑滑移移方方向向 正正好好相相反 反
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刃型位错的攀移
位错的正攀移过程
位错的运动
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攀移
位错的运动
空位和原子的扩散，引起晶体体积变化，叫非守恒 （非保守）运动
• 位错的滑移不会引起晶体体积的变化（ΔV=0），滑移运 动称为保守运动或守恒运动
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2．刃型位错的攀移
位错的运动
攀移----刃型位错垂直于滑移面方向的运动
攀移的本质是刃型位错的半原子面向上或向下运动，于是位错线亦向上或 向下运动
螺型位错位置
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位错的运动
确定位错运动方向的右手法则
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位错的运动
1.10.4 混合位错的滑移过程
混合位错包含螺型位错，所以只能滑移，不能攀移
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位错环的运动
位错的运动
位错环逐渐扩大而离开晶体时，晶体上、下部相对滑动一个台阶，其方向和大小与 柏氏矢量相同
位错环也可能反向运动而逐步缩小至位错环消失，这取决于切应力τ的方向
2）τp-N随a值的增大和b值的减小而下降
晶体中原子最密排面其面间距a为最大，原子最密排方向其b值为最 小，可解释晶体滑移为什么多是沿着晶体中原子密度最大的面和 原子密排方向进行
3）τp-N随位错宽度减小而增大
可见强化金属途径：一是建立无位错状态，二是引入大量位错或其 它障碍物，使其难以运动
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与刃型位错一样，由于原子移动量很小， 移动它所需的力很小
螺型位错滑移时周围原子的移动情况 ●代表下层晶面的原子 ○代表上层晶面的原子
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螺型位错的运动
●代表下层晶面的原子；○代表上层晶面的原子
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位错运动阻力—派纳力
位错的运动
位错由1→2经过不对称状态，位错必越过一势垒才能前进
位错移动受到一阻力——点阵阻力，又叫派—纳力（PeirlsNabarro）
此阻力来源于周期排列的晶体点阵
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位错的易动性
位错的运动
处于1或2处的位错，其两侧原子处于对称状态，作用在位错 上的原子互相抵消，位错处于低能量状态
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位错的运动
位错滑移时的晶格阻力
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刃型位错的滑移
τ
位错的运动
τ
位错滑移出晶体表面，产生滑移台阶
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刃型位错线的滑移
τxy使位错线AB沿－x方向滑移
位错的运动
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影响攀移因素
①温度 温度升高，原子扩散能力增大，攀移易于进行
② 正应力 垂直于额外关原子面的压应力，促进正攀移 拉应力，促进负攀移
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1.10.3 螺型位错的运动
位错的运动
螺位错无多余半原子面，只能作滑移
混合位错是刃型位错和螺型位错的混合型 其运动亦是两者的组合
1点为纯螺型位错，2点为纯刃型位错，12表示混合位错。在外力作用下滑 移区不断扩大，当12位错线在滑移面上滑出晶体后，使上下两块晶体沿柏
氏矢量方向移动了一个原子间距，形成了一个滑移台阶
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滑移 ：位错线在滑移面上的运动，如图位错线移动到晶体表面时，位错即消失， 形成柏氏矢量值大小的滑移台阶
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刃型位错的滑移
位错的运动
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• ⑷在拉应力σ作用下，在滑移面上方的BC 位错的半原子面和在滑移面下方的DA位 错的半原子面都将扩大，因而BC位错将 沿-Y轴方向运动。但AB和CD两条螺型位 错是不动的，因为螺型位错只有在剪切应 力的作用下滑移。位错环就变成图（b） 中的情况
• 3.高速运动位错（超过该介质中声速的1/10）还受到其它阻尼 • a.热弹性阻尼：高速运动可看成绝热过程，快速压缩导致温升，快 速膨胀导致温度降低，温差使机械能转变为热能，引起阻尼 • b.辐射阻尼：运动时在势能峰谷间起伏，遇到峰减速，遇到谷加速， 周期性的加速、减速散射弹性波，损失能量，带来阻尼
• c.声波散射阻尼：运动位错与声波作用，一是位错中心非线性应变 区直接散射声子，二是声波在位错线上使位错振荡向外辐射弹性波
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1.10.2 刃型位错的运动
位错的运动
刃型位错运动的两种方式：滑移、攀移
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位错的运动
位错线的滑移