什么是晶体的位错密度

在实际晶体中经常含有大量的位错,如图1.36所示。晶体中所含位错的多少可用位错密度来表示,通常把单位体积晶体中所含位错线的总长度称为位错密度(m -2 ),其表达式为

式中,L为该晶体中位错线的总长度;V为晶体体积。

为简便起见,把晶体中的位错线视为一些直线,这些直线从晶体的一端延伸到另一端。因而,位错密度的另一个定义:穿过单位截面的位错线数目,其单位也是m -2 。此时,位错密度的表达式为

式中,S为截面积;n为穿过面积S的位错线数目。

实际上并不是所有的位错线都和观察面相交,故ρ >ρ 

晶体中的位错是在凝固、冷却及其他加工工艺中自然引入的,因而常规方法生产的金属都含有大量的位错。即使对于经过仔细控制其生长过程的超纯金属单晶体,内部的位错密度也可达10 ~10 10 /m ,即10 ~10 m/cm ,相当于体积为1cm 的金属中位错线的总长度为1~10km。由于这些位错的存在使实际晶体的强度远低于理想晶体。金属经过剧烈冷变形后,内部的位错密度大大升高,可达10 14 ~10 16 /m ,此时金属的强度反而大幅度升高,这是由于位错数量增加到一定程度之后,位错之间相互缠结,使得位错运动难以进行。

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