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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

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