位错 增订版PDF电子书下载

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

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

2.1.6.简单的旋转位错 31

2.2.平移位错的普遍情形 31

2.2.1.位错密度张量 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

第三章位错的运动、滑移 46

3.1.位错运动的实验证明 46

3.1.1.蚀坑和生长图形 46

3.1.2.滑移线 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.滑移的动力学 54

3.4.1.位错速度的测量 54

3.4.2.位错的最大速度 55

3.4.3.匀速运动的螺型位错 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

4.2.2.形成一个间隙原子所需的能量 66

4.2.3.缺陷的平衡浓度 66

4.2.4.移动一个空位所需的能量 67

4.2.5.移动一个间隙原子所需的能量 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

4.4.2.淬火后测量 72

4.4.3.淬火后退火 72

4.4.3.1.方法 72

4.4.3.2.空位壑 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

第五章位错攀移 81

5.1.快速攀移 81

5.1.1.攀移所需的力 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.面心立方结构中的不全位错 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.机械孪生 124

6.7.1.孪生位错 124

6.7.2.孪晶的发展 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

7.1.2.生长 137

7.1.3.实验条件 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 156

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

第九章冷加工；塞积群 165

9.1.范性形变几何学 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.概貌 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

9.3.3.2.弯曲中的硬化 173

9.3.3.3.拉伸或压缩试验中的弯曲力矩 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

9.5.2.各向异性材料的抛物线型硬化 181

9.5.3.宏观弹性极限 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.空位和间隙原子的产生 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.晶粒间界和亚晶界的本性 190

10.2.1.晶粒间界的本性 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.沿位错线的管道扩散 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

第十一章蠕变 205

11.1.描述 205

11.2.低温形变 206

11.2.1.α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蠕变和к蠕变（大应力） 212

11.3.2.1.к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

12.2.5.机械孪生 223

12.2.6.多边化的晶界 223

12.2.6.1.六角密堆积金属中的扭折带 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.应力集中的范性弛豫：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.范性弛豫 227

12.3.2.1.静裂缝的弛豫 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.使用的模型 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.静电相互作用 243

13.4.1.离子晶体 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

14.3G.P.区 251

14.3.1.扁平的G.P.区 251

14.3.2.球形G.P.区 252

14.4.固溶体 253

14.4.1.正常的硬化 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Luders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

第十六章杂质气团的形成和运动 270

16.1.时效 270

16.1.1.原理 270

16.1.2.实验观察 271

16.1.2.1.在α铁及其它合金中的间隙杂质 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

16.3.2.Portevin-Lechatelier效应 275

16.3.3.重复屈服点与动力学不稳定性 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.Laue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.起始硬化率；Barkhausen效应 294

17.8.其它磁学效应 295

17.8.1.磁阻率 295

17.8.2.核磁共振 295

17.8.3.超导体 296

第十八章晶体位错＆F.C.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

18.23.扭折带的形成 321

18.24.在位错上的吸收和沉淀 321

18.25.电子与位错的相互作用 321

18.26.加工硬化曲线 321

18.27.位错中的割阶 322

18.28.割阶拖曳 323

18.29.蜷线过程 325

补篇 328

第十九章位错导论 328

19.1.作为有序参数奇点的位错 328

19.1.1.连续、均匀、各向同性（经典）弹性介质的Volterra过程 328

19.1.2.连续、均匀、但各向异性固态介质中的Volterra过程.全位错和不全位错 332

19.1.3.晶体的Volterra过程 333

19.1.4.弹性固体的Burgers回路 334

19.1.5.Burgers回路的概念推广到旋转位错.旋错 335

19.1.6.某些分子晶体中可能存在的位错 336

19.1.7.液晶中的奇点 338

19.1.8.其它有序参数的奇点［Toulouse and Klémen］ 339

19.2.晶体中的平移位错中心 340

19.2.1.将中心挖掉［Volterra］ 340

19.2.2.把位错看成是孤立子［Dehlinger,Peierls］ 340

19.2.3.位错中心的扩展［Heidenreich and Shockley］ 342

19.2.4.位错中心的原子描写 343

19.3.位错集合 343

19.3.1.受过应变的面心立方金属中的位错网络 343

19.3.2.经回复的面心立方金属中的位错网络 344

19.3.3.其它结构中的变形和回复 344

19.3.4.多晶体的变形 344

19.3.5.变形中的不均匀性 345

19.4.解决老问题的新技术 345

19.5.更复杂的材料 346

19.6.范性以外的其它物理性质 348

第二十章位错和晶体中的墙 351

20.1.凝聚态物质中有序的概念 352

20.1.1.原子的有序 352

20.1.1.1.完整晶体 352

20.1.1.2.晶体结构中的弱无序 354

20.1.1.3.经典液体 355

20.1.1.4.非晶态 356

20.1.1.5.中介相 358

20.1.2.电子的有序 360

20.1.2.1.Mott定域 360

20.1.2.2.磁性 362

20.1.2.3.电子-声子耦合 365

20.1.3.有序性的强扰动 365

20.1.3.1.一个特例：相变附近的临界涨落（由T,p,H的变化所产生的） 366

20.1.3.2.一级相变的普遍情况.滞后现象 367

20.1.3.3.其它作用所产生的缺陷 370

20.2.晶体中的墙 370

20.2.1.几何学 370

20.2.1.1.宏观参数 370

20.2.1.2.微观参数 371

20.2.1.3.低角晶界 372

20.2.1.4.普通的大角晶界 372

20.2.1.5.特殊的低能晶界.共格孪晶 373

20.2.1.6.接近于特殊的低角晶界.近似的共格孪晶 373

20.2.1.7.堆垛层错 373

20.2.1.8.外延生长 374

20.2.1.9.重新调整 375

20.2.2.界面张力 375

20.2.2.1.测量 375

20.2.2.2.估计 376

20.2.2.3.计算 376

20.2.2.4.sp金属 376

20.2.2.5.过渡（d）金属 381

20.2.2.6.sp共价晶体 385

20.2.2.7.离子固体 388

20.2.2.8.振动熵 388

20.2.3.墙的可动性 390

20.2.3.1.具有经典自旋的简单的磁性墙的滑移 390

20.2.3.2.晶体中墙的运动 394

20.3.位错 397

20.3.1.连续、均匀、各向同性宏观固体中的无限小位错 397

20.3.2.连续、均匀但各向异性固体中的位错 402

20.3.2.1.平移位错 402

20.3.2.2.旋转位错 402

20.3.3.晶体中的位错 404

20.3.3.1.全位错的对称性、能量和可动性 404

20.3.3.2.晶体的范性和位错滑移 404

20.3.3.3.点阵对位错滑移的摩擦 407

20.3.3.4.可能的中心扩展 410

20.3.3.5.对不同类型晶体的应用 412

20.3.3.6.高度可动的位错.位错振动 418

20.3.3.7.位错攀移 420

20.3.3.8.非晶态固体的范性形变 420

20.4.结论 421

附录A.弹性力学的基本关系 423

B.室温下元素的某些物理性质 426

C.若干晶系的共同滑移方向及孪生方向 428

D.术语对照表 429

参考文献 430

索引 460