绪论 1
0.1位错概念的提出 1
0.2位错理论的发展历程 3
0.3晶体材料强度与断裂的物理本质 5
0.4本书的内容设置及意义 5
参考文献 6
第1章 位错的基本性质及其在弹性介质中的行为 7
1.1位错的定义及伯格斯矢量 7
1.1.1位错的定义 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弗兰克处理伯格斯矢量和伯格斯回路的方法 11
1.2位错的几何性质与运动特性 12
1.2.1刃型位错 12
1.2.2螺型位错 14
1.2.3混合位错 15
1.2.4位错环 16
1.3位错的弹性性质 18
1.3.1复杂应力状态下应力与应变的关系 19
1.3.2位错的应力场 22
1.3.3位错的弹性应变能 28
1.3.4位错的线张力 31
1.4作用在位错上的力 34
1.4.1作用在刃型位错上的力 35
1.4.2作用在螺型位错上的力 37
1.4.3作用在混合位错上的力 38
1.5位错间的作用力 40
1.5.1平行螺型位错间的作用力 41
1.5.2平行刃型位错间的作用力 43
1.5.3两相互垂直螺型位错间的作用力 45
1.5.4螺型位错与相互垂直的刃型位错间的作用力 46
1.6位错与界面的交互作用 48
1.6.1位错与自由表面的交互作用 48
1.6.2不同弹性介质界面与位错的交互作用 50
参考文献 52
第2章 晶体中的位错行为 53
2.1派-纳位错模型与派-纳力 53
2.1.1派-纳位错模型 53
2.1.2 Peierls位错能量与派-纳力 59
2.2位错的弯折与割阶 63
2.2.1弯折 64
2.2.2割阶 68
2.3全位错的能量条件与滑移系统 73
2.3.1 Frank能量准则 73
2.3.2晶体的滑移系统 74
2.4扩散滑移与扩散攀移 75
2.4.1弯折的扩散滑移 76
2.4.2位错的扩散攀移 78
2.4.3割阶位错的扩散攀移 80
2.4.4位错芯扩散引起的攀移 82
2.5割阶位错的滑动 85
2.5.1保守性滑动 85
2.5.2非保守性滑动 88
2.6面心立方晶体中的层错和部分位错 90
2.6.1 FCC点阵中层错的类型 92
2.6.2 FCC点阵中的部分位错 95
2.6.3 FCC点阵中的扩展位错 97
2.6.4 Thompson记号 101
2.7面心立方晶体中几种重要的位错反应 104
2.7.1 Lomer位错 104
2.7.2压杆位错 105
2.7.3 Lomer-Cottrell位错锁 107
2.7.4会合位错 108
2.7.5扩展偶极子 110
2.7.6扩展位错结点 111
2.8面心立方晶体中扩展位错的运动 112
2.8.1扩展位错运动的派-纳障碍 112
2.8.2扩展位错的滑移 113
2.8.3扩展位错的交滑移 114
2.8.4扩展位错的攀移 116
2.8.5扩展割阶的运动 117
2.9密排六方晶体中的层错和位错反应 118
2.9.1密排六方晶体中的层错 118
2.9.2密排六方晶体中的部分位错 120
2.9.3密排六方晶体中的位错扩展 126
2.10体心立方晶体中的层错与位错反应 127
2.10.1体心立方晶体中的层错 128
2.10.2体心立方晶体中的部分位错 131
2.10.3体心立方晶体中的扩展位错 132
2.10.4体心立方晶体中螺型位错芯的结构 134
2.10.5体心立方晶体中的全位错合成反应 135
2.11过饱和空位对位错组态的影响 136
2.11.1过饱和空位的形成机制 136
2.11.2过饱和空位与典型位错组态的形成 138
参考文献 144
第3章 位错强化机制 146
3.1单晶体塑性变形的一般特点 146
3.1.1单晶体塑性变形的基本方式 146
3.1.2 Schmidt定律与滑移系统的开动 149
3.1.3金属单晶体的应力-应变曲线 152
3.1.4金属单晶体加工硬化行为 156
3.2位错增殖机制 157
3.2.1 Frank-Read源位错增殖机制 158
3.2.2双交滑移位错增殖机制 159
3.2.3空位盘位错增殖机制 160
3.2.4位错增殖的极轴机制 161
3.2.5晶界增殖位错机制 163
3.3位错的交互作用 163
3.4位错塞积 165
3.5孪生的位错机制 169
3.5.1孪生位错 169
3.5.2孪晶形成机制 170
3.5.3发射位错 172
3.5.4滑移位错与孪晶界的交互作用 173
3.6位错强化的数学表达式 175
3.6.1位错运动阻力的估算 175
3.6.2流变应力的表达式 178
3.7应变速率与位错运动速率关系的推导 179
3.8温度及应变速率对流变应力的影响 180
3.9位错强化机制的特点及应用 182
3.9.1位错强化的特点 182
3.9.2位错强化机制的应用 183
参考文献 184
第4章 晶界强化机制 186
4.1多晶体塑性变形条件 186
4.2晶界的位错模型 187
4.2.1晶界的结构模型 188
4.2.2晶界与位错的交互作用 193
4.2.3晶界的运动 195
4.2.4晶界发射位错的机制 198
4.3双晶体变形模型 199
4.3.1双晶体变形条件 199
4.3.2双晶体弹性变形的不匹配性 200
4.3.3双晶体塑性变形的不匹配性 203
4.4晶界强化作用 204
4.4.1直接强化作用 204
4.4.2间接强化作用 204
4.5晶界强化数学表达式 205
4.6亚晶界及相界强化效应 209
4.6.1亚晶界强化 209
4.6.2相界强化 210
4.7晶界强化的特点及其效应的利用 211
4.7.1晶界强化的特点 211
4.7.2晶界强化的影响因素 212
4.7.3晶界强化在复相合金中的利用 213
参考文献 214
第5章 固溶强化机制 216
5.1错配球模型 216
5.1.1无限大基体中的应力-应变场 216
5.1.2球内的应力-应变场 219
5.1.3在有限大基体中的错配球 220
5.1.4 δυ、△υ与δV的关系 224
5.1.5错配球模型的适用性 225
5.2置换式溶质原子与位错的弹性交互作用 226
5.2.1置换式溶质原子的错配球效应 226
5.2.2溶质原子间的弹性交互作用 228
5.2.3溶质原子与刃型位错间的弹性交互作用 229
5.2.4溶质原子与螺型位错间的弹性交互作用 232
5.3间隙式溶质原子与位错的弹性交互作用 232
5.3.1 FCC结构中间隙原子的错配球效应 232
5.3.2 BCC结构中间隙原子的错配球效应 233
5.3.3 α-Fe中碳原子之间的弹性交互作用 234
5.3.4 α-Fe中碳原子与螺型位错的弹性交互作用 235
5.3.5 α-Fe中碳原子与刃型位错的弹性交互作用 236
5.4溶质原子与位错的化学相互作用 236
5.5位错与有序分布的溶质原子间的交互作用 240
5.5.1短程有序引起的强化 241
5.5.2长程有序引起的强化 242
5.6均匀固溶强化 247
5.6.1稀固溶体的均匀固溶强化 248
5.6.2浓固溶体的均匀固溶强化 249
5.7固溶强化效应的利用 251
参考文献 252
第6章 第二相强化机制 253
6.1质点障碍模型 253
6.1.1 Orowan模型 254
6.1.2 Friedel模型 255
6.2沉淀强化机制 258
6.2.1共格应变强化 258
6.2.2化学强化 261
6.2.3有序强化 261
6.2.4模量强化 263
6.2.5层错强化 264
6.2.6派-纳力强化 265
6.3弥散强化机制 267
6.3.1有效粒子间距的确定 268
6.3.2 Orowan公式的修正 269
6.3.3硬粒子与基体变形不协调对强化的影响 270
6.4第二相强化合金的加工硬化行为 272
6.4.1沉淀强化合金的加工硬化行为 273
6.4.2弥散强化合金的加工硬化行为 273
6.5纤维强化机制 278
6.5.1纤维增强复合材料的变形行为 278
6.5.2长纤维增强复合材料的抗拉强度 279
6.5.3短纤维增强复合材料的抗拉强度 280
6.6第二相强化效应的特点及利用 282
6.6.1第二相特性与第二相强化机制的关系 282
6.6.2可变形粒子强化效应的应用 283
6.6.3不可变形粒子强化效应的利用 285
6.6.4纤维强化效应的利用 286
参考文献 286
第7章 断裂的微观机制 288
7.1裂纹的位错模型 288
7.1.1裂纹位错的概念 288
7.1.2弹性裂纹位错模型 291
7.1.3弹塑性剪切裂纹的BCS模型 296
7.2裂纹尖端无位错区 298
7.2.1裂尖塑性区位错结构 298
7.2.2 BCS模型的初步修正 299
7.2.3 BCS模型的进一步修正 301
7.3裂纹形核和长大 306
7.3.1解理裂纹形成的一般形式 306
7.3.2 Cottrell位错反应理论 307
7.3.3位错塞积理论 312
7.3.4无位错区中形成微裂纹 315
7.3.5微孔聚集型裂纹形核 316
7.3.6裂纹形核其他模型 317
7.4韧脆判据及韧脆转变的位错理论 319
7.4.1 Cottrell解理断裂判据 319
7.4.2位错发射控制的韧脆判据 321
7.4.3位错可动性控制的韧脆判据 324
参考文献 326