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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