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 晶體材料強度與斷裂的物理本質 5
0.4 本書的內容設置及意義 5
參考文獻 6
第1章 位錯的基本性質及其在彈性介質中的行為 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 位錯的幾何性質與運動特性 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 18
1.3.1 復雜應力狀態(tài)下應力與應變的關系 19
1.3.2 位錯的應力場 22
1.3.3 位錯的彈性應變能 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 不同彈性介質界面與位錯的交互作用 50
參考文獻 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能量準則 73
2.3.2 晶體的滑移系統(tǒng) 74
2.4 擴散滑移與擴散攀移 75
2.4.1 彎折的擴散滑移 76
2.4.2 位錯的擴散攀移 78
2.4.3 割階位錯的擴散攀移 80
2.4.4 位錯芯擴散引起的攀移 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點陣中層錯的類型 92
2.6.2 FCC點陣中的部分位錯 95
2.6.3 FCC點陣中的擴展位錯 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 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 擴展偶極子 110
2.7.6 擴展位錯結點 111
2.8 面心立方晶體中擴展位錯的運動 112
2.8.1 擴展位錯運動的派-納障礙 112
2.8.2 擴展位錯的滑移 113
2.8.3 擴展位錯的交滑移 114
2.8.4 擴展位錯的攀移 116
2.8.5 擴展割階的運動 117
2.9 密排六方晶體中的層錯和位錯反應 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展 126
2.10 體心立方晶體中的層錯與位錯反應 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展位錯 132
2.10.4 體心立方晶體中螺型位錯芯的結構 134
2.10.5 體心立方晶體中的全位錯合成反應 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 144
第3章 位錯強化機制 146
3.1 單晶體塑性變形的一般特點 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 金屬單晶體的應力-應變曲線 152
3.1.4 金屬單晶體加工硬化行為 156
3.2 位錯增殖機制 157
3.2.1 Frank-Read源位錯增殖機制 158
3.2.2 雙交滑移位錯增殖機制 159
3.2.3 空位盤位錯增殖機制 160
3.2.4 位錯增殖的極軸機制 161
3.2.5 晶界增殖位錯機制 163
3.3 位錯的交互作用 163
3.4 位錯塞積 165
3.5 孿生的位錯機制 169
3.5.1 孿生位錯 169
3.5.2 孿晶形成機制 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 位錯強化的數(shù)學表達式 175
3.6.1 位錯運動阻力的估算 175
3.6.2 流變應力的表達式 178
3.7 應變速率與位錯運動速率關系的推導 179
3.8 溫度及應變速率對流變應力的影響 180
3.9 位錯強化機制的特點及應用 182
3.9.1 位錯強化的特點 182
3.9.2 位錯強化機制的應用 183
參考文獻 184
第4章 晶界強化機制 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 晶界的結構模型 188
4.2.2 晶界與位錯的交互作用 193
4.2.3 晶界的運動 195
4.2.4 晶界發(fā)射位錯的機制 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 晶界強化作用 204
4.4.1 直接強化作用 204
4.4.2 間接強化作用 204
4.5 晶界強化數(shù)學表達式 205
4.6 亞晶界及相界強化效應 209
4.6.1 亞晶界強化 209
4.6.2 相界強化 210
4.7 晶界強化的特點及其效應的利用 211
4.7.1 晶界強化的特點 211
4.7.2 晶界強化的影響因素 212
4.7.3 晶界強化在復相合金中的利用 213
參考文獻 214
第5章 固溶強化機制 216
5.1 錯配球模型 216
5.1.1 無限大基體中的應力-應變場 216
5.1.2 球內的應力-應變場 219
5.1.3 在有限大基體中的錯配球 220
5.1.4 δυ、Δυ與δV的關系 224
5.1.5 錯配球模型的適用性 225
5.2 置換式溶質原子與位錯的彈性交互作用 226
5.2.1 置換式溶質原子的錯配球效應 226
5.2.2 溶質原子間的彈性交互作用 228
5.2.3 溶質原子與刃型位錯間的彈性交互作用 229
5.2.4 溶質原子與螺型位錯間的彈性交互作用 232
5.3 間隙式溶質原子與位錯的彈性交互作用 232
5.3.1 FCC結構中間隙原子的錯配球效應 232
5.3.2 BCC結構中間隙原子的錯配球效應 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 溶質原子與位錯的化學相互作用 236
5.5 位錯與有序分布的溶質原子間的交互作用 240
5.5.1 短程有序引起的強化 241
5.5.2 長程有序引起的強化 242
5.6 均勻固溶強化 247
5.6.1 稀固溶體的均勻固溶強化 248
5.6.2 濃固溶體的均勻固溶強化 249
5.7 固溶強化效應的利用 251
參考文獻 252
第6章 第二相強化機制 253
6.1 質點障礙模型 253
6.1.1 Orowan模型 254
6.1.2 Friedel模型 255
6.2 沉淀強化機制 258
6.2.1 共格應變強化 258
6.2.2 化學強化 261
6.2.3 有序強化 261
6.2.4 模量強化 263
6.2.5 層錯強化 264
6.2.6 派-納力強化 265
6.3 彌散強化機制 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)調對強化的影響 270
6.4 第二相強化合金的加工硬化行為 272
6.4.1 沉淀強化合金的加工硬化行為 273
6.4.2 彌散強化合金的加工硬化行為 273
6.5 纖維強化機制 278
6.5.1 纖維增強復合材料的變形行為 278
6.5.2 長纖維增強復合材料的抗拉強度 279
6.5.3 短纖維增強復合材料的抗拉強度 280
6.6 第二相強化效應的特點及利用 282
6.6.1 第二相特性與第二相強化機制的關系 282
6.6.2 可變形粒子強化效應的應用 283
6.6.3 不可變形粒子強化效應的利用 285
6.6.4 纖維強化效應的利用 286
參考文獻 286
第7章 斷裂的微觀機制 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)位錯結構 298
7.2.2 BCS模型的初步修正 299
7.2.3 BCS模型的進一步修正 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 326