实际晶体中的位错

FCC中全位错滑移时原子的滑动路径 B层原子的滑动分两步：B→C→B
FCC 晶体的全位错的柏氏矢量应为 b=a/2<110> ， 简写成b=1/2<110> 。全位错的滑移面是 {111}，刃型位 错的攀移面（垂直于滑移面和滑移方向的平面）是 {110}。
如图中FCC 晶体的
滑移面为 (111)晶面，柏
层错破坏了晶体中正常的周期性，使电子发生 额外的散射，从而使能量增加，但是层错不产生点 阵畸变，因此层错能比晶界能低得多。
金属中出现层错的几率与层错能的大小有关。 在层错能高的材料如铝中，则其中看不到层错； 在层错能低的材料如奥氏体不锈钢或 α黄铜中，可 能形成大量的层错。见表 7-4。
FCC中全位错滑移时原子的滑动距径 B层原子 的滑动分两步： B→C→B
方向，故它不可能从一个滑移面转到另一个滑移面 上交滑移。
氏矢量方向为 [110]
晶向，
b =1/2[110]
；半原子面
(攀移面 )为 (110)晶面，
其堆垛次序为 ababab…
[112]
将滑移面 (111)水平放置，攀移面 (110)则为垂直位 置，FCC 中刃型全位错如图所示。由于形成位错时不
能改变FCC 的晶体结构，故在 a层和b层之间必须插入 b、
a两层半原子面才能形成全位错。
(2)不全位错
在实际晶体中，存在的柏氏矢量 小于最短平移矢 量(即最近邻的两个原子间距 )的位错叫 部分位错。柏 氏矢量不等于最短平移矢量的整数倍的位错叫 不全位 错。
不全位错沿滑移面扫过之后，滑移面上下层原子 不再占有平常的位置，产生了错排，形成了 堆垛层错 (Stacking fault) 。在密排面上，将上下部分晶体作适 当的相对滑移，或在正常的堆垛顺序中抽出一层或插 入一层均可形成层错。
对于多层 (111)面按 ABCABC …顺序堆垛而成 的 FCC晶体， B层原子滑 移到 C位置时就形成了一 层层错，增加了晶体的层 错能。如果层错能较小， 则B层原子会停留亚稳的 C 位置；若层错能较大，则 B原子会连续滑移两次而 回到 B位置。
晶体中的层错区与正常堆垛区的交界即是不全位 错。在面心立方晶体中，存在两种不全位错，即是 肖 克莱(Shockley) 不全位错 和弗兰克(Frank) 不全位错 。
Shockley 分位错的定义： 在FCC 晶体中位于 {111}晶面上柏氏矢量为
b=a/6<112> 的位错。
肖克莱(Shockley)不全位错(刃型)的结构
位错线左侧的正常堆垛区的原子由 B位置沿柏 氏矢量 b2滑移到 C 位置，即层错区扩大，不全位错 向左滑移。肖克莱不全位错可以是刃型、螺型和 混合型。肖克莱不全位错可以滑移。
Shockley 分位错的特点：
(a) 位于孪生面上，柏氏矢量沿孪生方向，且小于 孪生方向上的原子间距 :
(b) 不仅是已滑移区和未滑移区的边界，而且是有 层错区和无层错区的边界。
(c) 可以是刃型、螺Leabharlann Baidu或混合型。
(d) 只能通过局部滑移形成。即使是刃型 Shockley 不 全位错也不能通过插入半原子面得到，因为插入半 原子面不可能导致形成大片层错区。
单位位错的柏氏矢量一定平行于各自晶体的最密 排方向。
面心立方结构： b为a/2<110> ，b ? 2 a
2
密排六方结构： b为a/3<1120> b ? a
体心立方结构： b为a/2<111>
b ? 3a 2
纸面为滑移 面(111)，左侧为未滑移区，右侧 为已滑移区，均属正常堆垛，在已滑移区和未滑移 区的交界处存在一个单位位错。当位错线在滑移面 扫过之后，滑移面上下的原子排列整齐如旧。单位 位错滑移时，不破坏滑移面上下原子排列的完整性， 因此单位位错又称为 完整位错。
(e) 即使是刃型 Shockley 不全位错也只能滑移，不能 攀移，因为滑移面上部（或下部）原子的扩散不会 导致层错消失，因而有层错区和无层错区之间总是 存在着边界线，即肖克莱不全位错线。
(f ) 即使是螺型肖克莱不全位错也不能交滑移，因 为螺型肖克莱不全位错是沿〈 112〉方向，而不是沿 两个{111}面（主滑移面和交滑移面）的交线〈 110〉
3.2.4 实际晶体中的位错
实际上晶体中的位错决定于晶体结构及能量 条件两个因素。在此特别讨论面心立方晶体中的 位错。
(1)实际晶体结构中的 单位位错——全位错
柏氏矢量为沿着滑移方向的原子间距的 整数 倍的位错称为 全位错。若沿着滑移方向连接相邻 原子的矢量为 s，则全位错的柏氏矢量 b=ns，n为 正整数。当 n=1时，这样的全位错的能量最低，此 时位错称为 单位位错，也称为 完整位错。