弗朗克不全位错 为什么不能移动硬盘分区显示不全

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-06-20 03:36 标签： 肖克莱不全位错
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问答题何谓全位错请说明在面心立方晶体中肖克莱不全位错和弗兰克不全位错的成因和运动特点。 柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错。
面心立方晶体中肖克莱不全位错是由不均匀滑移产生的，它可以是刃型位错，或螺型......
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对于伯氏矢量等于晶体内点阵的平移矢量的全位错,由于g和b都是点阵矢量,g·b或为零,或为±1,±2…等,其衬度特征以及伯氏矢量测定方法已如前所述。仍然以面心立方晶体为例,除了1/2〈110〉类型的全位错外,还存在着伯氏矢量等于点阵平移矢量分数的偏位错,也称不全位错,它们总是与层错等平面缺陷相联系。从本章2.3节的讨论,在面心立方晶体中,有1/3〈111〉类型的弗朗克偏位错和1/6〈112〉类型的肖克莱偏位错,考虑到正、反两个方向,它们分...
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面心立方晶体中位错-肖克莱不全位错
3.2.7.4面心立方晶体中位错
我们在前面已介绍了堆垛层错概念，层错能一般来说比较低，它是我们讨论不全位错的关键。实际上，层错终止在晶体内部所形成的边界就是不全位错。在面心立方晶体中有两种类型的不全位错。现在我们来仔细分析一下fcc中的全位错滑移时原子是如何运动的。见图3-60所示 。
图中所示是面心立方晶体（111）面上单位位错1／2［-110］在切应力作用下沿着（111）［-110］在A层原子面上滑动的情况。可以看出：B层原子直接沿[-110]方向从B1位置滑到相邻的B2位置时会和相邻的A层原子发生显著的碰撞，使晶体发生较大的局部畸变，能量显著增加。因此，从能量角度上考虑，B层原子的有利滑动路径应该是分两步：第一步通过1/6[-12-1]滑移到C位置，第二步再通过1/6[-211]的滑移从C位置滑移到相邻的B2位置，由于每步滑移过程中B原子都是从两个A原子之间通过，因而引起A原子的位移（或晶体局部畸变）最小，能量的增加也最小。
1.肖克莱（Shockley）不全位错 （或分位错）
如果上面动画中的B层原子有一部分只滑移了第一步，即滑动了而另一部分则不滑动，如图3-61所示。这样在滑移了一次的区域和未滑移区域的边界M处就形成了一个柏氏矢量小于滑移方向上原子间距的分位错，称其为肖克莱不全位错（或分位错）。根据其柏氏矢量与位错线的角度关系可以是纯刃型，纯螺型或混合型的。
肖克莱不全位错有以下的特点：
(1)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： 。
(2)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。
(3)可以是刃型、螺型或混合型。
(4)只有通过局部滑移形成。即使是刃型肖克莱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大片层错区。
(5)即使是刃型肖克莱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。
(6)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〉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。
2.弗兰克(Frank)不全位错（分位错）
除了通过局部滑移 来形成层错区，从而导致肖克莱不全位错外，我们也可以通过插入和抽
出部分密排面的方式来形成局部层错。这个有层错区与无层错区的边界即为弗兰克不全位错，其柏氏矢量为 ,该矢量小于fcc晶体中〈111〉方向上的原子间距,所以也为不全位错。对应于插入半层
密排面所形成的不全位错称为正弗兰克不全位错；而与抽出型层错相联系的不全位错称为负弗兰克不全位错。图3-62、图3-63分别表示正、负弗兰克不全位错的形成过程。
弗兰克不全位错具有以下特点：
(1)位于{111}面上，可以是任何形状，包括直线、曲线和封闭环（称为弗兰克位错环）。但无论是什么形状，它总是刃型的，因为 和{111}面垂直。
(2)由于b不是fcc晶体的滑移方向，故弗兰克不全位错不能滑移、只能攀移。这种不可能滑移的位错便称为定位错，而肖克莱不全位错则是可滑位错。
3.扩展位错
在面心立方晶体中，能量最低的全位错是处在{111}面上的柏氏矢量为 的单位位错。结合前
面所讲肖克莱不全位错的概念以及图3-64，我们可以清楚地看出它可以分解为两个肖克莱不全位错（大家可以用位错反应的条件来验证此反应的可行性）：
由于这两个不全位错位于同一滑移面上，彼此同号且其柏氏矢量的夹角θ为60o&90o，故它们必然相互排斥并分开，其间夹着一片堆垛层错区，直到层错的表面张力(等于层错能)和不全位错的斥力相平衡时，不全位错的运动才停止，形成稳定的位错组态。这种两个不全位错夹一片层错的整个位错组态称为扩展位错,如图3-64所示。
⑴扩展位错的宽度
为了降低两个不全位错间的层错能，力求把两个不全位错的间距缩小，这相当于给两个不全位错一个吸力，数值等于层错的表面张力γ（即层错能）；而两个不全位错间的斥力则力图增大层错区宽度，当斥力与吸力相平衡时，不全位错之间的距离就为恒定值，这个平衡距离便是扩展位错的宽度D。
从前面已知，两个平行不全位错之间的斥力为：
　　 (3.18)
式中r为两不全位错的间距,b1,b2分别为两个肖克莱不全位错的柏氏矢量。当层错的表面张力与不全位错的斥力达到平衡时，两不全位错的间距r即为扩展位错的宽度d。即
由此可见，扩展位错的宽度与晶体的单位面积层错能γ成反比，与切变模量G成正比。
⑵扩展位错的束集与交滑移
由于扩展位错的宽度主要取决于晶体的层错能γ，因此凡影响层错能的因素也必然影响扩展位错的宽度d。当扩展位错的局部区域受到某种障碍时，扩展位错在外切应力作用下其宽度将会缩小，甚至重新收缩成原来的全位错，称为束集。另外，由于扩展位错只能在其所在的滑移上运动，若要进行交滑移，扩展位错就必须首先束集成全螺位错，然后再由该全位错交滑移到另一滑移面上，并在新的滑移面上重新分解为扩展位错，继续进行滑移。如图03-59所示为面心立方晶体中 扩展位错的束集与交滑移过程。　
4.面角位错（Lomer-Cottrell位错）　
&面角位错是中除弗兰克位错外又一类固定位错，如图03-60所示。两扩展位错在各自的滑移面上相向移动，当每个扩展位错中的一个不全位错达到滑移面的交线DC时，就会通过位错反应，生成新的先导位错(亦为不全位错) 。这个新位错是纯刃型的，并且其柏氏矢量不在fcc的滑移面{111}上，所以这个位错是一个固定位错，又叫压杆位错。这种形成于两个｛111｝面之间的面角上，由三个不全位错和两片层错所构成的位错组态称为Lomer-Cottrel位错简称面角位错。它对面心立方晶体的加工硬化起着重大作用。　　
3.2.7.5其他晶体中的位错
1.密排六方结构中的位错
在hcp晶体中，稳定的全位错为，其次是 。可观察到的滑移方向主要是 ，滑移面主要是{0001}。密排六方晶体中的密排面为{0001}面，堆垛顺序为ABABAB。对于层错能小的hcp金属如Co，Zn，Cd等曾观察到下列位错反应(肖克莱不全位错)：
2.体心立方晶体中的位错　
　前面已经指出，体心立方晶体的单位位错是 ，其滑移方向为&111&，但体心立方晶体的滑移
面是不确定的，通常可能的滑移面有｛110｝｛112｝和｛123｝，他随成分、温度及变形速度而变。实验中观察到的位错的柏矢氏量大多是 ；有时也看到&100&型位错，但由于密堆度小，经常是不动
的。由于体心立方晶体滑移面很多，因而常由于交滑移而使其滑移线呈波纹形状。实验和近年来计算机模拟的结果都表明：
⑴、bcc中没有扩展位错。这表明：bcc晶体的层错能很高。
⑵、没有通常意义上的位错分解。有些位错反应不作为本课程的学习内容。
关于离子晶体、共价晶体、聚合物晶体、层状结构中的位错等内容可参阅其他章节和有关参考书。
　　　　　　
图3-60 fcc中全位错滑移时原子的滑动路径
图3-61 刃型肖克莱不全位错在（110）面上的投影
图3-62正弗兰克不全位错的形成（层错的边界即为不全位错）
图3-63负弗兰克不全位错的形成
图3-64 fcc晶体中扩展位错的结构
图3-65　扩展位错的束集与交滑移过程
图3-66& 面角位错的形成过程
& & (本节完)
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