目錄
前言
緒論 1
0.1 位錯概念的提出 1
0.2 位錯理論的發(fā)展歷程 3
0.3 晶體材料強(qiáng)度與斷裂的物理本質(zhì) 5
0.4 本書的內(nèi)容設(shè)置及意義 5
參考文獻(xiàn) 6
第1章 位錯的基本性質(zhì)及其在彈性介質(zhì)中的行為 7
1.1 位錯的定義及伯格斯矢量 7
1.1.1 位錯的定義 7
1.1.2 伯格斯回路和伯格斯矢量 8
1.1.3 伯格斯矢量守恒定律 9
1.1.4 弗蘭克處理伯格斯矢量和伯格斯回路的方法 11
1.2 位錯的幾何性質(zhì)與運(yùn)動特性 12
1.2.1 刃型位錯 12
1.2.2 螺型位錯 14
1.2.3 混合位錯 15
1.2.4 位錯環(huán) 16
1.3 位錯的彈性性質(zhì) 18
1.3.1 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系 19
1.3.2 位錯的應(yīng)力場 22
1.3.3 位錯的彈性應(yīng)變能 28
1.3.4 位錯的線張力 31
1.4 作用在位錯上的力 34
1.4.1 作用在刃型位錯上的力 35
1.4.2 作用在螺型位錯上的力 37
1.4.3 作用在混合位錯上的力 38
1.5 位錯間的作用力 40
1.5.1 平行螺型位錯間的作用力 41
1.5.2 平行刃型位錯間的作用力 43
1.5.3 兩相互垂直螺型位錯間的作用力 45
1.5.4 螺型位錯與相互垂直的刃型位錯間的作用力 46
1.6 位錯與界面的交互作用 48
1.6.1 位錯與自由表面的交互作用 48
1.6.2 不同彈性介質(zhì)界面與位錯的交互作用 50
參考文獻(xiàn) 52
第2章 晶體中的位錯行為 53
2.1 派-納位錯模型與派-納力 53
2.1.1 派-納位錯模型 53
2.1.2 Peierls位錯能量與派-納力 59
2.2 位錯的彎折與割階 63
2.2.1 彎折 64
2.2.2 割階 68
2.3 全位錯的能量條件與滑移系統(tǒng) 73
2.3.1 Frank能量準(zhǔn)則 73
2.3.2 晶體的滑移系統(tǒng) 74
2.4 擴(kuò)散滑移與擴(kuò)散攀移 75
2.4.1 彎折的擴(kuò)散滑移 76
2.4.2 位錯的擴(kuò)散攀移 78
2.4.3 割階位錯的擴(kuò)散攀移 80
2.4.4 位錯芯擴(kuò)散引起的攀移 82
2.5 割階位錯的滑動 85
2.5.1 保守性滑動 85
2.5.2 非保守性滑動 88
2.6 面心立方晶體中的層錯和部分位錯 90
2.6.1 FCC點(diǎn)陣中層錯的類型 92
2.6.2 FCC點(diǎn)陣中的部分位錯 95
2.6.3 FCC點(diǎn)陣中的擴(kuò)展位錯 97
2.6.4 Thompson記號 101
2.7 面心立方晶體中幾種重要的位錯反應(yīng) 104
2.7.1 Lomer位錯 104
2.7.2 壓桿位錯 105
2.7.3 Lomer-Cottrell位錯鎖 107
2.7.4 會合位錯 108
2.7.5 擴(kuò)展偶極子 110
2.7.6 擴(kuò)展位錯結(jié)點(diǎn) 111
2.8 面心立方晶體中擴(kuò)展位錯的運(yùn)動 112
2.8.1 擴(kuò)展位錯運(yùn)動的派-納障礙 112
2.8.2 擴(kuò)展位錯的滑移 113
2.8.3 擴(kuò)展位錯的交滑移 114
2.8.4 擴(kuò)展位錯的攀移 116
2.8.5 擴(kuò)展割階的運(yùn)動 117
2.9 密排六方晶體中的層錯和位錯反應(yīng) 118
2.9.1 密排六方晶體中的層錯 118
2.9.2 密排六方晶體中的部分位錯 120
2.9.3 密排六方晶體中的位錯擴(kuò)展 126
2.10 體心立方晶體中的層錯與位錯反應(yīng) 127
2.10.1 體心立方晶體中的層錯 128
2.10.2 體心立方晶體中的部分位錯 131
2.10.3 體心立方晶體中的擴(kuò)展位錯 132
2.10.4 體心立方晶體中螺型位錯芯的結(jié)構(gòu) 134
2.10.5 體心立方晶體中的全位錯合成反應(yīng) 135
2.11 過飽和空位對位錯組態(tài)的影響 136
2.11.1 過飽和空位的形成機(jī)制 136
2.11.2 過飽和空位與典型位錯組態(tài)的形成 138
參考文獻(xiàn) 144
第3章 位錯強(qiáng)化機(jī)制 146
3.1 單晶體塑性變形的一般特點(diǎn) 146
3.1.1 單晶體塑性變形的基本方式 146
3.1.2 Schmidt定律與滑移系統(tǒng)的開動 149
3.1.3 金屬單晶體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 152
3.1.4 金屬單晶體加工硬化行為 156
3.2 位錯增殖機(jī)制 157
3.2.1 Frank-Read源位錯增殖機(jī)制 158
3.2.2 雙交滑移位錯增殖機(jī)制 159
3.2.3 空位盤位錯增殖機(jī)制 160
3.2.4 位錯增殖的極軸機(jī)制 161
3.2.5 晶界增殖位錯機(jī)制 163
3.3 位錯的交互作用 163
3.4 位錯塞積 165
3.5 孿生的位錯機(jī)制 169
3.5.1 孿生位錯 169
3.5.2 孿晶形成機(jī)制 170
3.5.3 發(fā)射位錯 172
3.5.4 滑移位錯與孿晶界的交互作用 173
3.6 位錯強(qiáng)化的數(shù)學(xué)表達(dá)式 175
3.6.1 位錯運(yùn)動阻力的估算 175
3.6.2 流變應(yīng)力的表達(dá)式 178
3.7 應(yīng)變速率與位錯運(yùn)動速率關(guān)系的推導(dǎo) 179
3.8 溫度及應(yīng)變速率對流變應(yīng)力的影響 180
3.9 位錯強(qiáng)化機(jī)制的特點(diǎn)及應(yīng)用 182
3.9.1 位錯強(qiáng)化的特點(diǎn) 182
3.9.2 位錯強(qiáng)化機(jī)制的應(yīng)用 183
參考文獻(xiàn) 184
第4章 晶界強(qiáng)化機(jī)制 186
4.1 多晶體塑性變形條件 186
4.2 晶界的位錯模型 187
4.2.1 晶界的結(jié)構(gòu)模型 188
4.2.2 晶界與位錯的交互作用 193
4.2.3 晶界的運(yùn)動 195
4.2.4 晶界發(fā)射位錯的機(jī)制 198
4.3 雙晶體變形模型 199
4.3.1 雙晶體變形條件 199
4.3.2 雙晶體彈性變形的不匹配性 200
4.3.3 雙晶體塑性變形的不匹配性 203
4.4 晶界強(qiáng)化作用 204
4.4.1 直接強(qiáng)化作用 204
4.4.2 間接強(qiáng)化作用 204
4.5 晶界強(qiáng)化數(shù)學(xué)表達(dá)式 205
4.6 亞晶界及相界強(qiáng)化效應(yīng) 209
4.6.1 亞晶界強(qiáng)化 209
4.6.2 相界強(qiáng)化 210
4.7 晶界強(qiáng)化的特點(diǎn)及其效應(yīng)的利用 211
4.7.1 晶界強(qiáng)化的特點(diǎn) 211
4.7.2 晶界強(qiáng)化的影響因素 212
4.7.3 晶界強(qiáng)化在復(fù)相合金中的利用 213
參考文獻(xiàn) 214
第5章 固溶強(qiáng)化機(jī)制 216
5.1 錯配球模型 216
5.1.1 無限大基體中的應(yīng)力-應(yīng)變場 216
5.1.2 球內(nèi)的應(yīng)力-應(yīng)變場 219
5.1.3 在有限大基體中的錯配球 220
5.1.4 δυ、Δυ與δV的關(guān)系 224
5.1.5 錯配球模型的適用性 225
5.2 置換式溶質(zhì)原子與位錯的彈性交互作用 226
5.2.1 置換式溶質(zhì)原子的錯配球效應(yīng) 226
5.2.2 溶質(zhì)原子間的彈性交互作用 228
5.2.3 溶質(zhì)原子與刃型位錯間的彈性交互作用 229
5.2.4 溶質(zhì)原子與螺型位錯間的彈性交互作用 232
5.3 間隙式溶質(zhì)原子與位錯的彈性交互作用 232
5.3.1 FCC結(jié)構(gòu)中間隙原子的錯配球效應(yīng) 232
5.3.2 BCC結(jié)構(gòu)中間隙原子的錯配球效應(yīng) 233
5.3.3 α-Fe中碳原子之間的彈性交互作用 234
5.3.4 α-Fe中碳原子與螺型位錯的彈性交互作用 235
5.3.5 α-Fe中碳原子與刃型位錯的彈性交互作用 236
5.4 溶質(zhì)原子與位錯的化學(xué)相互作用 236
5.5 位錯與有序分布的溶質(zhì)原子間的交互作用 240
5.5.1 短程有序引起的強(qiáng)化 241
5.5.2 長程有序引起的強(qiáng)化 242
5.6 均勻固溶強(qiáng)化 247
5.6.1 稀固溶體的均勻固溶強(qiáng)化 248
5.6.2 濃固溶體的均勻固溶強(qiáng)化 249
5.7 固溶強(qiáng)化效應(yīng)的利用 251
參考文獻(xiàn) 252
第6章 第二相強(qiáng)化機(jī)制 253
6.1 質(zhì)點(diǎn)障礙模型 253
6.1.1 Orowan模型 254
6.1.2 Friedel模型 255
6.2 沉淀強(qiáng)化機(jī)制 258
6.2.1 共格應(yīng)變強(qiáng)化 258
6.2.2 化學(xué)強(qiáng)化 261
6.2.3 有序強(qiáng)化 261
6.2.4 模量強(qiáng)化 263
6.2.5 層錯強(qiáng)化 264
6.2.6 派-納力強(qiáng)化 265
6.3 彌散強(qiáng)化機(jī)制 267
6.3.1 有效粒子間距的確定 268
6.3.2 Orowan公式的修正 269
6.3.3 硬粒子與基體變形不協(xié)調(diào)對強(qiáng)化的影響 270
6.4 第二相強(qiáng)化合金的加工硬化行為 272
6.4.1 沉淀強(qiáng)化合金的加工硬化行為 273
6.4.2 彌散強(qiáng)化合金的加工硬化行為 273
6.5 纖維強(qiáng)化機(jī)制 278
6.5.1 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的變形行為 278
6.5.2 長纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度 279
6.5.3 短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度 280
6.6 第二相強(qiáng)化效應(yīng)的特點(diǎn)及利用 282
6.6.1 第二相特性與第二相強(qiáng)化機(jī)制的關(guān)系 282
6.6.2 可變形粒子強(qiáng)化效應(yīng)的應(yīng)用 283
6.6.3 不可變形粒子強(qiáng)化效應(yīng)的利用 285
6.6.4 纖維強(qiáng)化效應(yīng)的利用 286
參考文獻(xiàn) 286
第7章 斷裂的微觀機(jī)制 288
7.1 裂紋的位錯模型 288
7.1.1 裂紋位錯的概念 288
7.1.2 彈性裂紋位錯模型 291
7.1.3 彈塑性剪切裂紋的BCS模型 296
7.2 裂紋尖端無位錯區(qū) 298
7.2.1 裂尖塑性區(qū)位錯結(jié)構(gòu) 298
7.2.2 BCS模型的初步修正 299
7.2.3 BCS模型的進(jìn)一步修正 301
7.3 裂紋形核和長大 306
7.3.1 解理裂紋形成的一般形式 306
7.3.2 Cottrell位錯反應(yīng)理論 307
7.3.3 位錯塞積理論 312
7.3.4 無位錯區(qū)中形成微裂紋 315
7.3.5 微孔聚集型裂紋形核 316
7.3.6 裂紋形核其他模型 317
7.4 韌脆判據(jù)及韌脆轉(zhuǎn)變的位錯理論 319
7.4.1 Cottrell解理斷裂判據(jù) 319
7.4.2 位錯發(fā)射控制的韌脆判據(jù) 321
7.4.3 位錯可動性控制的韌脆判據(jù) 324
參考文獻(xiàn) 326