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第一部分 位错的一般性质 1

第一章 定义和例 1

1.1.完整晶体和实际晶体 1

1.2.经典弹性介质 1

1.3.晶体 2

1.4.平移位错 3

1.4.1.Burgers回路 3

1.4.2.“刃型”位错和“螺型”位错 4

1.5.旋转位错 5

1.6.图例说明 5

1.6.1.皂泡筏模型 6

1.6.2.表面台阶 6

1.6.3.蚀坑 7

1.6.4.在透明晶体中用沉淀体缀饰 11

译者的话 11

前言 12

1.6.5.透射电子显微术 16

1.6.6.X射线的衍射效应 23

第二章 位错的弹性理论 25

2.1.简单情形的研究 25

2.1.1.螺型位错 26

2.1.2.刃型位错 27

2.1.3.能量 27

2.1.4.位错中心 28

2.1.5.位错引起的密度变化 30

2.2.1.位错密度张量 31

2.1.6.简单的旋转位错 31

2.2.平移位错的普遍情形 31

2.2.2.位错分布引起的应力 32

2.2.3.线张力 33

2.2.4.各向异性介质；多边形位错 34

2.3.作用在位错上的力 35

2.3.1.Peach和Koehler公式 35

2.3.2.在应力作用下位错弧的平衡曲率 38

2.3.3.位错间的相互作用·普遍公式 38

2.3.4.两个平行位错间的相互作用 38

2.3.5.起初是直的、但不平行的位错间的相互作用 40

2.4.位错与自由表面的相互作用；像力 42

3.1.1.蚀坑和生长图形 46

3.1.2.滑移线 46

第三章 位错的运动、滑移 46

3.1.位错运动的实验证明 46

3.1.3.理论弹性极限 47

3.2.保守运动和非保守运动 48

3.3.位错滑移 49

3.3.1 Schmid定律 49

3.3.2 Peierls-Nabarro力 49

3.3.3.多边形位错；扭折 51

3.3.4.滑移面的方向 52

3.3.5.割阶 52

3.4.1. 位错速度的测量 54

3.4.滑移的动力学 54

3.4.3.匀速运动的螺型位错 55

3.4.2. 位错的最大速度 55

3.4.4.固有振动频率 56

3.4.5 温度对Peierls-Nabarro摩擦的影响 57

3.4.6.内耗；Bordoni峰 60

3.4.7.其他内耗 61

3.5.位错线的自由能 61

第四章 空位和间隙原子 63

4.1.空位和间隙原子的性质 63

4.2.形成能和移动能 64

4.2.1.形成一个空位所需的能量 64

4.2.3.缺陷的平衡浓度 66

4.2.2.形成一个间隙原子所需的能量 66

4.2.4.移动一个空位所需要的能量 67

4.2.5.移动一个间隙原子所需要的能量 67

4.2.6.缺陷的迁移率 67

4.3.测量方法；自扩散 68

4.3.1.换位与点缺陷的比较 69

4.3.2.间隙原子与空位的比较 69

4.3.3.自扩散激活能 71

4.4.在各种温度下的测量结果 71

4.4.1.随温度的测量 71

4.4.3.2.空位壑 72

4.4.3.1.方法 72

4.4.2.淬火后测量 72

4.4.3.淬火后退火 72

4.4.3.3.软淬火 73

4.4.3.4.硬淬火 74

4.5.辐照 75

4.5.1.一般观察 75

4.5.2.铜的低温退火 77

4.6.冷加工 78

4.6.1.一般观察 78

4.6.2.间隙原子沿位错的运动 78

4.6.3.点缺陷的生成速度 79

4.7.激活能的实验值 79

5.1.1.攀移所需的力 81

第五章 位错攀移 81

5.1.快速攀移 81

5.1.2.施于位错的力 82

5.2.通过扩散而攀移 83

5.2.1.割阶浓度 84

5.2.2.施于割阶的力 84

5.2.3.割阶扩散 85

5.2.4.位错的扩散速度 86

5.2.5.割阶被空位饱和 87

5.3.冷加工过程中空位和间隙原子的产生 89

5.3.1.偶极子位错的湮没 89

5.3.2.割阶攀移 90

5.3.3.“不同取向位错”的交截 91

5.4.过饱和或欠饱和点缺陷产生的位错圈和蜷线位错 93

5.4.1.位错圈的成长 93

5.4.2.位错圈的收缩 95

5.4.3.蜷线位错的平衡条件 96

5.4.4.蜷线的成核 97

5.4.5.蜷线的生长 97

第六章 不全位错 99

6.1.不全位错和错排面 99

6.2.堆垛层错和孪晶 99

6.2.1.有序合金 100

6.2.2.面心立方金属及其它结构 100

6.2.3.堆垛层错、孪晶和外延生长之间的关系 102

6.3.面心立方结构的不全位错 104

6.3.1.Thompson记号 104

6.3.2.Shockley位错 105

6.3.3.Frank位错 105

6.3.4.压杆位错 106

6.4.空位或间隙原子集团、位错圈和层错四面体 106

6.4.1.面心立方结构中的全位错圈和不全位错圈 106

6.4.2.面心立方结构中的层错四面体 107

6.4.3.其他结构中的空位圈和间隙原子圈 109

6.5.全位错扩展为“不全”位错 109

6.5.1.有序合金中的超位错 110

6.5.2.简单晶体 111

6.5.3.复杂结构 113

6.5.4.扩展宽度 114

6.6.扩展的结果 116

6.6.1.交叉滑移 116

6.6.2.割阶 118

6.6.3.Cottrell障碍 119

6.6.4.堆垛层错的攀移 121

6.6.4.1.无限大的堆垛层错 121

6.6.4.2.堆垛层错带 123

6.6.4.3.高过饱和度与低过饱和度的比较 123

6.7.1.孪生位错 124

6.7.2.孪晶的发展 124

6.7.机械孪生 124

6.7.3.孪晶的形状 126

6.7.4.孪晶顶端上的应力弛豫 127

6.7.5.孪晶的稳定性 129

6.7.6.孪晶的形成速度 130

6.8.外延生长 131

6.8.1.外延生长位错 131

6.8.2.外延生长层的形成 132

6.8.3.穿过外延生长层的滑移 133

6.9.马氏体相变 133

第七章 晶体生长 136

7.1.从蒸气相中生长完整晶体 136

7.1.1.平衡形状 136

7.1.3.实验条件 137

7.1.2.生长 137

7.1.4.实验结果的尝试性解释 138

7.2.含位错的晶体的生长速度 138

7.3.生长蜷线 139

7.4.从液相中生长 140

7.4.1.熔体 140

7.4.2.溶液 141

7.4.3.局部过冷 141

7.5.生长位错的起源 143

7.5.1.从蒸气相或从溶液中生长 143

7.5.2.从熔体中生长 144

7.5.2.1.纯熔体 144

7.5.2.2.不纯熔体 145

第二部分 位错网络 147

第八章 实际晶体的Frank网络；弹性极限 147

8.1.Frank网络和多边化结构 147

8.2.侵蚀图像 148

8.3.X射线导出的“嵌镶结构” 149

8.4.单晶体的弹性极限 150

8.4.1.定义；完整晶体中的理论值 150

8.4.2.Frank-Read源 151

8.4.3.观测的弹性极限 151

8.4.4.Frank网络引起的“林位错” 152

8.4.4.1.Frank网络引起的起长程应力 152

8.4.4.2.与“不同取向位错”的弹性相互作用 153

8.4.4.3.形成割阶 154

8.4.5.薄晶体 157

8.4.6.脆性晶体中的应力集中 158

8.4.6.1.表面压痕 158

8.4.6.2.体内压痕；尺寸效应 159

8.4.6.3.体内压痕；弹性常数的影响 160

8.4.6.4.表面棱角和台阶 160

8.4.6.5.晶粒间界 161

8.5.弹性常数的反常 161

8.5.1.Frank网络 161

8.5.2.精细多边化 162

8.5.3.受应变的晶体 163

8.6.Frank网络的大小 163

9.1.范性形变几何学 165

第九章 冷加工；塞积群 165

9.2.硬化的原因 166

9.3.单晶体中的片型流变 167

9.3.1.切变、拉伸和压缩中的易滑移 167

9.3.2.易滑移中的硬化 168

9.3.2.1.一般面貌 168

9.3.2.2.推广的Taylor模型 169

9.3.2.3.偶极子 169

9.3.2.4.滑移多边化 171

9.3.2.5.形变带 171

9.3.3.弯曲 172

9.3.3.1.弯曲的几何学 172

9.3.3.3.拉伸或压缩试验中的弯曲力矩 173

9.3.3.2.变曲中的硬化 173

9.4.单晶体中的湍型流变 174

9.4.1.三维网络 175

9.4.2.面心立方晶体中的硬化 175

9.4.3.Cottrell障碍 176

9.4.4.位错塞积群 177

9.4.5.面心立方晶体的第Ⅱ阶段 179

9.4.6.面心立方晶体中的交叉滑移及第Ⅲ阶段 179

9.5.多晶体的应变 180

9.5.1.弹性各向同性材料中的微应变 180

9.5.3.宏观弹性极限 181

9.5.2.各向异性的抛物线型硬化 181

9.5.4.大应变时的形变 182

9.5.5.大应变时的硬化率 183

9.6.冷加工状态的性质 184

9.6.1.X射线线条宽度和储能 184

9.6.2.位错密度 185

9.6.3.空位和简隙原子的产生 185

第十章 退火回复、多边化、再结晶、晶粒间界 187

10.1.退火回复 187

10.1.1.不同类型的退火回复 187

10.1.2.形变过程中的多边化 188

10.1.3.回复的初始阶段 188

10.2.1.晶粒间界的本性 190

10.2.晶粒间界和亚晶界的本性 190

10.2.2.亚晶界的本性 191

10.3.晶粒间界和亚晶界的性质 192

10.3.1.能量 193

10.3.2.沿晶粒间界的扩散 195

10.3.3.沿位错钱的管道扩散 196

10.3.4.晶粒间界的迁移率 198

10.4.多边化 199

10.5.再结晶 202

10.5.1.成核 202

10.5.2.再结晶 203

10.5.3.晶粒粗大化 203

11.1.描述 205

第十一章 蠕变 205

11.2.低温形变 206

11.2.1.a蠕变 206

11.2.2.低温恒速下的拉伸 207

11.3.高温形变 210

11.3.1.广义的Nabarro蠕变(低应力或脆性材料) 210

11.3.1.1.晶粒间界的Nabarro蠕变 210

11.3.1.2.多边化晶界或孤立位错的Nabarro蠕变 211

11.3.1.3.高温弹性极限 211

11.3.1.4.高温内耗 212

11.3.2.β和χ蠕变(大应力) 212

11.3.2.1.χ蠕变 212

11.3.2.2.β蠕变 214

11.3.3.晶粒间界的作用；γ蠕变 215

第十二章 解理 217

12.1.描述 217

12.1.1.解理位错 217

12.1.2.解理台阶 218

12.1.3.河 219

12.2.裂缝成核 220

12.2.1.解理所需的应力 220

12.2.2.Griffith裂缝 221

12.2.3.应力集中 221

12.2.4.位错塞积群的作用 222

12.2.6.1.六角密堆积金属中的扭折带 223

12.2.6.多边化的晶界 223

12.2.5.机械孪生 223

12.2.6.2.离子晶体中两个滑移带的交叉 224

12.2.6.3.经轻度形变的多晶体 225

12.2.7.两条平行滑移线的并合 225

12.2.8.应力集中的范性驰豫；脆性-延性转变 226

12.3.裂缝扩展 226

12.3.1.在脆性材料中运动的快速裂缝 226

12.3.2.范性驰豫 227

12.3.2.1.静裂缝的驰豫 227

12.3.2.2.裂缝扩展的临界速度 229

12.3.2.3.裂缝的稳定性 229

12.3.2.4.范性弛豫对裂缝的阻塞 230

12.4.脆性断裂和延性断裂 232

第三部分 位错与其它缺陷的相互作用 235

第十三章 与杂质相互作用的本质 235

13.1.导言 235

13.2.相互作用能 236

13.2.1.定义 236

13.2.2.饱和 237

13.2.3.与振幅有关的内耗 238

13.3.弹性相互作用 241

13.3.1.使用模型 241

13.3.2.尺寸效应 241

13.3.3.弹性常数不同引起的效应 242

13.4.1.离子晶体 243

13.4.静电相互作用 243

13.4.2.金属 244

13.5.螺型位错 245

第十四章 包含均匀分布的杂质或沉淀体的晶体的硬度 246

14.1.Mott和Nabarro理论 246

14.2.沉淀体 248

14.2.1.共格沉淀体及不共格沉淀体 248

14.2.2.均匀分布的不共格沉淀体引起的弹性极限 248

14.2.3.弹性极限随温度的变化 249

14.2.4.硬化率 250

14.3 G.P.区 251

14.3.1.扁平的G.P.区 251

14.3.2.球形G.P.区 252

14.4.1.正常的硬化 253

14.4.固溶体 253

14.4.2.有序固溶体的硬化 255

14.4.2.1.局部有序化 255

14.4.2.2.长程有序 256

第十五章 沿位错线含有不可动杂质气团或沉淀体的晶体的硬度 257

15.1.不纯的时效晶体的拉伸试验 257

15.2.单晶体 258

15.2.1.脱钉所需的应力 258

15.2.2.从扩展的气团脱离 259

15.2.3.热激活 260

15.2.3.1.从Cottrell气团的热逃逸 260

15.2.3.2.铁单晶体中弹性极限随温度的变化 261

15.2.4.应力集中和屈服点 262

15.3.多晶体 262

15.3.1.微应变和上屈服点 263

15.3.2.屈服点和Lüders带 263

15.3.3.平台 264

15.4.扩展位错 264

15.5.被沉淀体钉扎 266

15.6.纯晶体中的屈服点 266

15.6.1.淬火后的硬化 267

15.6.2.加工硬化以后的屈服点 268

15.6.3.辐照硬化 268

16.1.时效 270

16.1.1.原理 270

第十六章 杂质气团的形成和运动 270

16.1.2.实验观察 271

16.1.2.1.在ɑ铁及其它合金中间隙杂质 271

16.1.2.2.纯晶体中的点缺陷 272

16.2.微蠕变 272

16.2.1.原理 272

16.2.2.未饱和气团的拉曳 273

16.2.3.从未饱和气团的热激活逃脱 274

16.2.4.实验观察与讨论 274

16.3.重复屈服点 274

16.3.1.软钢的蓝脆 274

16.3.3.重复屈服点与动力学不稳定性 275

16.3.2.Portevin-Leehatelier效应 275

第十七章 位错与晶体点阵其它扰乱的相互作用 277

17.1.导言 277

17.2.X射线和中子散射 277

17.2.1.Lauё斑的形状 277

17.2.2.单晶体中Bragg反射的强度 278

17.2.3.Debye-Scherrer线 279

17.2.4.低角散射 280

17.3.薄膜电子显微术 281

17.3.1.原理 281

17.3.2.完整晶体中的消光轮廓；堆垛层错 282

17.3.3.位错 282

17.4.电学性质 283

17.4.1.金属 283

17.4.2.半导体 285

17.4.3.离子晶体 287

17.5.热导率 288

17.5.1.绝缘体 288

17.5.2.金属物质 289

17.6.绝缘体和半导体中的光学性质 290

17.6.1.光学吸收和光学发射、光的散射 290

17.6.2.双折射 291

17.7.铁磁性 291

17.7.1.趋近饱和 292

17.7.2.超始硬化率；Barkhausen效应 294

17.8.1.磁阻率 295

17.8.2.核磁共振 295

17.8.其它磁学效应 295

17.8.3.超导体 296

第十八章 晶体位错 F.O.弗兰克 J.W.斯蒂兹 298

18.1.序言 298

18.2.一维模型 300

18.3.Peierls-Nabarro模型 302

18.4.圆柱体中的刃型位错 304

18.5.更普遍的位错线 306

18.6.各向异性弹性体中的直线位错 307

18.7.位错线的易弯性质 310

18.8.位错线的熵 311

18.9.Burgers矢量 312

18.10.位错的运动 312

18.11.位错和点缺陷间的相互作用 313

18.12.平行位错的相互作用 314

18.13.扩展位错 315

18.14.交滑移 316

18.15.位错合成 316

18.16.位错锁 316

18.17.晶粒间界 317

18.18.作用在位错上的力 319

18.19.滑移运动所需的力 320

18.20.攀移运动所需的力 320

18.21.塞积平衡 320

18.22.位错的起源 320

18.25.电子与位错的相互作用 321

18.26.加工硬化曲线 321

18.24.在位错上的吸收和沉淀 321

18.23.扭折带的形成 321

18.27.位错中的割阶 322

18.28.割阶拖曳 323

18.29.蜷线过程 325

附录 328

A.弹性力学的基本关系 328

B.室温下元素的某些物理性质 331

C.若干晶系的共同滑移方向及孪生方向 333

D.术语对照表 334

参考文献 335

索引 365