柏氏矢量

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柏氏矢量

用来描述位错区域原子的畸变特征(包括畸变发生在什么晶向以及畸变有多大)的物理参量,称为柏氏矢量(Burgers vector)。它是一个矢量,1939年由柏格斯(J.M.Burgers)率先提出。

柏氏矢量的确定:

柏氏矢量可通过柏氏回路(Burgers circuit)来确定。在含有位错的实际晶体中作一个包含位错发生畸变的回路,然后将这同样大小的回路置于理想晶体中,此时回路将不能封闭,需引一个额外的矢量b连接回路,才能使回路闭合,这个矢量b就是实际晶体中位错的柏氏矢量。如图所示。

刃型位错柏氏矢量的确定

a)实际晶体 b) 完整晶体

1. 右手法则

刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直,其正负可用右手法则确定,如图3-22所示。(通常先人为地规定位错线的方向,然后用右手食指表示位错线的方向,中指表示柏氏矢量的方向,当拇指向上是为正刃型位错,向下时为负刃型位错。)螺型位错的柏氏矢量与位错线平行,且规定柏氏矢量与位错线正向平行的为右旋;反向平行的为左旋。

2. 三种类型位错的矢量图解法,如图3-23所示。

柏氏矢量的特征:

●用柏氏矢量可判断位错的类型。柏氏矢量与位错线垂直者为刃型位错,平行者为螺型位错,既不垂直又不平行者为混合位错。

●柏氏矢量反映位错区域点阵畸变总累积的大小。柏氏矢量越大,位错周围晶体畸变越严重。

●用柏氏矢量可以表示晶体滑移的方向和大小。位错运动导致晶体滑移时,滑移量大小即柏氏矢量b,滑移方向即为柏氏矢量的方向。

●一条位错线具有唯一的柏氏矢量。它与柏氏回路的大小和回路在位错线上的位置无关,位错在晶体中运动或改变方向时,其柏氏矢量不变。

●若位错可分解,则分解后各分位错的柏氏矢量之和等于原位错的柏氏矢量。

●位错可定义为柏氏矢量不为零的晶体缺陷,它具有连续性,不能中断于晶体内部。其存在形态可形成一个闭合的位错环,或连接于其他位错,或终止在晶界,或露头于晶体表面。

柏氏矢量的表示方法:

柏氏矢量的表示方法与晶向指数相似,只不过晶向指数没有“大小”的概念,而柏氏矢量必须在晶向指数的基础上把矢量的模也表示出来,因此柏氏矢量的大小和方向要用它在各个晶轴上的分量,即点阵矢量a,b和c来表示。对于立方晶系,由于a=b=c,故柏氏矢量可表示为,其中n为正整数,[uvw]是与柏氏矢量b同向的晶向指数(如图3-24中,)。柏氏矢量的模表示位错的强度。

同一晶体中,柏氏矢量愈大,表明该位错导致点阵畸变愈严重,它所在处的能量也愈高。能量较高的位错通常倾向于分解为两个或多b12>b22+b32个能量较低的位错:b1→b2+b3,并满足,以使系统的自由能下降。

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