文章說(shuō)明
最近收到老師同學(xué)們的許多問(wèn)題,其中大家最想要了解的問(wèn)題是“如何在透射電鏡下判斷位錯(cuò)類(lèi)型(螺位錯(cuò)、刃位錯(cuò)、混合位錯(cuò))”。在此,為了能快速理解并分析,我整理了三個(gè)問(wèn)題,希望能幫助到大家,以下見(jiàn)解如有錯(cuò)誤,請(qǐng)大家批評(píng)指正。
TEM中判斷位錯(cuò)類(lèi)型的三個(gè)問(wèn)題
1.TEM判定位錯(cuò)類(lèi)型原理是什么?
2.如何選擇合適的g矢量?
3.怎么結(jié)合TEM數(shù)據(jù)來(lái)判斷?
問(wèn)題一:TEM判定位錯(cuò)類(lèi)型原理是什么?
眾所周知,由于不完整性晶體的存在,會(huì)使得晶體某一區(qū)域的原子偏離原來(lái)正常位置而產(chǎn)生晶格畸變。
晶格畸變使缺陷處晶面與電子束相對(duì)方向發(fā)生了變化,于是有缺陷區(qū)域和無(wú)缺陷區(qū)域滿足布拉格條件的程度不一樣,就會(huì)造成衍射強(qiáng)度有所差異,從而產(chǎn)生襯度。根據(jù)這種襯度效應(yīng),可以判斷晶體內(nèi)存在什么缺陷。
圖1 缺陷附近晶體柱的畸變
R是晶格位移(畸變)矢量,一般R是位置的函數(shù),即位錯(cuò)附近不同位置對(duì)完整晶體點(diǎn)陣的影響不同。
據(jù)電子衍射運(yùn)動(dòng)學(xué)理論,
其中,完整晶體對(duì)襯度的貢獻(xiàn)為:
缺陷對(duì)襯度的貢獻(xiàn)為:
又有R與任意位錯(cuò)b的關(guān)系為:
be—b的刃型分量
u—位錯(cuò)在晶體的位向
ro—為位錯(cuò)核心附近嚴(yán)重畸變區(qū)的半徑,約為0.1nm
β—晶體中畸變區(qū)內(nèi)某點(diǎn)的極坐標(biāo)角度
v—材料的泊松比
g—透射電鏡下可操作矢量
刃位錯(cuò):b⊥u
螺位錯(cuò):b∥u
由此可知,當(dāng)g·b=0或g·R=0時(shí)位錯(cuò)不可見(jiàn),進(jìn)而g·b=0可作為位錯(cuò)像襯度消失的判定依據(jù)。
那么就可以先通過(guò)g矢量下的消光規(guī)律來(lái)確定b,然后進(jìn)一步確定位錯(cuò)類(lèi)型。
問(wèn)題二:如何選擇合適的g矢量?
圖2 典型晶體結(jié)構(gòu)中單位位錯(cuò)的伯氏矢量
由圖2可知,面心立方單位位錯(cuò)的伯氏矢量為a/2<110>,共有12個(gè)伯氏矢量。
上面有說(shuō)到,可根據(jù)g矢量下的消光規(guī)律來(lái)確定b,首先我們需要制作一個(gè)消光表。
表1 面心立方g·b消光表
下面是面心立方[001]的標(biāo)準(zhǔn)電子衍射花樣:
圖3 FCC[001]標(biāo)準(zhǔn)電子衍射花樣
如果您的材料是面心立方,那么就可以根據(jù)我上面制作的消光表在[001]帶軸下拍攝四個(gè)g矢量,如圖3紅色箭頭所示,這樣就可以確定位錯(cuò)類(lèi)型。
問(wèn)題三:怎么結(jié)合TEM數(shù)據(jù)來(lái)判斷?
下面我舉一個(gè)具體例子。
圖4 鋁合金[001]帶軸下的不同g矢量明場(chǎng)像
分析過(guò)程
01
選擇目標(biāo)位錯(cuò)
選擇幾根“直線型”位錯(cuò):
如圖中位錯(cuò)-1、位錯(cuò)-2、位錯(cuò)-3
02
確定伯氏矢量
根據(jù)消光表來(lái)確定每根位錯(cuò)的伯氏矢量:
如圖4 位錯(cuò)-1在g=220下不可見(jiàn),但在其他三個(gè)矢量下是可見(jiàn)的,
查表可知,位錯(cuò)-1的伯氏矢量為±1/2[-110]
同樣的方法,我們可以接著確定位錯(cuò)-2、位錯(cuò)-3的伯氏矢量,那么它們的伯氏矢量是多少呢?請(qǐng)?jiān)谙路竭x擇您的答案~
問(wèn)
位錯(cuò)-2、位錯(cuò)-3的伯氏矢量為 ±1/2 ( )
A.[110]、[101]
C.[011]、[101]
B.[110]、[110]
D.[011]、[-101]
答案
點(diǎn)擊下方空白處獲得答案
B
03
判斷位錯(cuò)類(lèi)型
正如原理中所說(shuō)的那樣:
刃位錯(cuò):b⊥u
螺位錯(cuò):b∥u
在第二步我們已經(jīng)確認(rèn)好了每根位錯(cuò)的伯氏矢量,現(xiàn)在只需要知道u就可以判斷出位錯(cuò)類(lèi)型。
那么u是如何確定的呢?
由上圖可知,位錯(cuò)-1的位錯(cuò)線是平行于SAED中-220方向,而位錯(cuò)-1的伯氏矢量又是±1/2[-110],g / /u ,所以位錯(cuò)-1是螺位錯(cuò)。
同樣的方法,我們可以確定位錯(cuò)-2、位錯(cuò)-3的類(lèi)型,那么你的答案是下面哪個(gè)呢?
問(wèn)
位錯(cuò)-2、位錯(cuò)-3的位錯(cuò)類(lèi)型為 ( )
A.螺位錯(cuò)、刃位錯(cuò)
B.刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)
C.螺位錯(cuò),混合位錯(cuò)
D.混合位錯(cuò)、混合位錯(cuò)
答案
點(diǎn)擊下方空白處獲得答案
D
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原文標(biāo)題:必備知識(shí)||如何通過(guò)透射電鏡確定位錯(cuò)類(lèi)型?
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