工程材料网络课程 2.2 金属材料的结构 2.2.2 金属的实际晶体结构(3)

(2)线缺陷

线缺陷是指晶体在三维方向上两个方向的尺寸很小、另一个方向的尺寸相对很大的呈线状分布的晶格缺陷。晶体中最普通的线缺陷就是位错，它是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规律的错排现象。这种错排现象是晶体内部局部滑移造成的，根据局部滑移的方式不同，可以形成不同类型的位错(刃型位错、螺型位错)，图2-2-10所示为常见的一种刃型位错。刃型位错的特征是晶体中有一原子面在晶体内部中断，犹如用一把锋利的钢刀将晶体上半部分切开，沿切口硬插入一额外半原子面一样，刃口处的原子列即为刃型位错。可见，刃型位错周围存在着弹性畸变。在多余的半原子面上侧，原子受压；而在另一侧，原子受拉。离位错线越远，畸变越小。刃型位错有正负之分，若额外半原子面位于晶体的上半部，则此处的位错线称为正刃型位错,反之，若额外半原子面位于晶体的下半部，则称为负刃型位错。

图2-2-10刃型位错

通常把单位体积中包含的位错线总长度称为位错密度ρ(单位cm/cm3)。在经充分退火的多晶体金属中位错密度为106～107cm-2。经很好生长出来的超纯单晶体金属，其位错密度很低(<103cm-2)。而经剧烈冷变形的金属，位错密度可增至1012～1013cm-2。

位错的存在，对金属材料的力学性能、扩散及相变等过程有着重要的影响。如果金属中不含位错，那么这种理想金属晶体将具有极高的强度；正是因为实际金属晶体中存在位错等晶体缺陷，金属的强度值降低了2～3个数量级。

螺型位错的结构特点可用图2-2-11来加以说明。

图2-2-11螺型位错

螺型位错具有以下特征：

1).螺型位错无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的。