晶体位错理论基础（第二卷） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨顺华，丁棣华 著

图书标签:

• 晶体学
• 位错
• 材料科学
• 固体物理
• 材料力学
• 金属材料
• 缺陷
• 理论基础
• 第二卷
• 物理学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030061027

版次：1

商品编码：12210580

包装：平装

丛书名： 凝聚态物理学丛书·典藏版

开本：32开

出版时间：1998-03-01

用纸：胶版纸

页数：547

字数：460000

正文语种：中文

内容简介

　　位错理论起源于用弹性体中位错的行为来解释晶体的范性性质，尔后发展成为晶体缺陷理论的一个重要独立部分。现代位错理论已是金属力学性质微观理论的基础，位错与固体各种结构敏感的物理性质都有相当的联系，在理论上也取得了若干新进展。
　　《晶体位错理论基础》内容是位错理论的基础，分两卷出版，《晶体位错理论基础（第二卷）》是第二卷，主要论述位错与点缺陷的相互作用，位错的攀移与滑移，晶界、相界的位错模型，位错与裂纹，位错与马氏体相变，向错理论基础以及新近发展起来的准晶体中的位错理论。书末还附有两个附录，即位错塞积群和平面弹性理论提要。
　　《晶体位错理论基础（第二卷）》可作为大专院校金属物理、材料科学及固体理论方面的高年级学生和研究生的教学用书或参考书，也可供有关教师及从事金属及其他材料研究和开发的科技人员参考。

内页插图

目录

《凝聚态物理学丛书》出版说明
序言

第十二章 点缺陷及其与位错的平衡
§12．1 概述
§12．2 点缺陷的弹性模型
§12．3 点缺陷的运动
§12．4 热扭折与热割阶
§12．5 本征点缺陷与位错的平衡
§12．6 溶质原子的平衡
一般性参考文献

第十三章 位错的攀移
§13．1 扩散控制的攀移
§13．2 带割阶的位错的攀移
§13．3 扩展位错的攀移
§13．4 空位过饱和时的攀移
§13．5 空位聚集体的成核
§13．6 例螺旋形位错线、层错四面体
一般性参考文献

第十四章 位错的滑移
§14．1 带扭折位错的滑移
§14．2 扭折对的成核和运动
§14．3 带割阶位错的滑移
§14．4 割阶扩展的影响
一般性参考文献

第十五章 溶质原子效应
§15．1 与一个运动势阱相关的扩散
§15．2 位错对CottreIl气团的拖曳
§15．3 位错对Snoek气团的拖曳
§15．4 位错芯效应
§15．5 其它一些溶质原子效应
一般性参考文献

第十六章 晶界结构
§16．1 述引
§16．2 Bilby-Frank公式和Frank公式
§16．3 在限制条件下的可能晶界结构
§16．4 晶界附近的应力场与晶界能
§16．5 重位点阵与。点阵
§16．6 近重位晶界与次级位错
一般性参考文献

第十七章 相界结构
§17．1 点阵转变慨述
§17．2 界面位错·共格位错
§17．3 失配与失配位错
§17．4 马氏体相界
§17．5 失配位错的例
§17．6 失配位错的生成机制
一般性参考文献

第十八章 位错源与形变孪生
§18．1 Frank-Read源
§18．2 双交滑移机制
§18．3 滑移位错环的成核
§18．4 Bardeen-Herring源
§18．5 关于位错源的几个补充问题
§18．6 形变孪牛
§18．7 孪生位错和原子移动
§18．8 孪生的极轴机制
§18．9 孪晶晶界的一些现象
'般性参考文献

第十九章 裂纹与位错
§19．1 绪论
§19．2 连续分布位错群与裂纹
§19．3 裂纹和位错的弹性场
§19．4 作用在弹性奇点上的力：Eshelby定理
§19．5 裂纹发射位错
§19．6 位错屏蔽及其它补充问题
一般性参考文献

第二十章 马氏体相变
§20．1 马氏体相界的运动
§20．2 热激活运动
§20．3 与缺陷的相互作用
§20．4 马氏体成核、经典成核
§20．5 成核能量学
§20．6 非经典成核
§20．7 成核动力学
§20．8 马氏体生长、热弹性行为
§20．9 非热弹性生长、小结
一般性参考文献

第二十一章 国内若干工作进展
§21．1 晶体位错的离散弹性模型
§21．2 体心立方结构{110}（111）和{112}{111}棱锥及其投影展示图
§21．3 非线性连续介质中的位错

第二十二章 向错理论基础
§22．1 向错的定义及其基本特征
§22．2 向错的弹性场
§22．3 向错的弹性相互作用与作用在向错上的力
§22．4 向错的运动及其增殖机构
一般性参考文献

第二十三章 准晶体中的位错
§23．1 准晶位错的高维Burgers矢量
§23．2 准晶中引进位错的Volterra过程
§23．3 准晶的线弹性理论
§23．1 Green函数法在准晶位错理论中的应用
§23．5 Eshelby法和Stroh表述法的推广
§23．6 准晶位错Burgers矢量的实验鉴定

一般性参考文献
附录A 位错塞积群
附录B 平面弹性理论提要

后记

前言/序言

　　固体材料的力学微观研究始于本世纪20年代。著名的学者有苏联，英国的A.A.Griffith。德国的U.Dehlinger，F.Zwyker和A.Goertz等人，到了30年代，这门学科的研究趋向成熟，匈牙利之E.Orowan，德国之M.Polanyi，英国之G.I.Taylor不期于1934年各自发表论文，正确地描述晶体中微观缺陷的图象，阐明它的物理概念。Taylor文中设想这种缺陷在晶体中成为列阵时可计算晶体的加工硬化与实验相比较，这是材料力学中将微观结构与宏观实测联系起来的初次尝试。Taylor将这种缺陷命名为dislocation。1956年，由J.W.Menter，P.B.Hirsch在电子显微镜中观察到这种晶体中缺陷的形态结构与Taylor所设想的丝毫无异。自此众议纷纭者成为缄默。位错学说得以成立，在固体物理学中成为一一个重要的领域。
　　初，柯俊同志1953年从英国归来，我去前门旅舍访问，谈及dislocation事，两人都觉得学说新成立，应定个译名，以利此学说在中国推广，因而推敲此缺陷之由来和图象，试译为位错，以后逐渐为大家所认可，然而追于当时的形势，学习和研究位错理论及实验工作还难于开展。
　　1960年吴有训先生应伦敦皇家学会邀请访问英国归来，吴先生告诉我们：“50年代英国的物理学研究最大成就之一就是发展了位错理论和实验工作，他们以此为自豪”，当时国内的政治形势也有所转变。于是1960年8月在长春举行全国性的晶体缺陷讨论会。

晶体塑性与微观结构演变：从缺陷到宏观行为 本书聚焦于金属和无机材料在复杂应力状态下的微观塑性机制、晶体缺陷的相互作用及其对材料宏观力学性能的调控。 深入剖析了位错、孪晶、晶界等关键结构单元在不同温度、应变速率和应力加载路径下的动态演化规律，为理解和设计高性能结构材料提供了理论基石。 --- 第一章：位错动力学与应力场耦合 本章系统回顾了晶体塑性的基本理论框架，重点关注位错线的运动学和静力学。 1.1 弹性理论基础与连续介质模型： 首先建立起描述晶体内部应力场的数学工具，包括但不限于应力张量、应变张量、本构关系（线弹性、超弹性）。详细阐述了双折射现象和波传播在晶体介质中的特殊表现形式。引入位错线弹性理论，推导了适用于不同几何构型（如刃位错、螺位错、混合位错）的应力场解析解，并讨论了应力场在晶体内的长程相互作用。 1.2 位错运动的驱动力与阻力： 深入分析了驱动位错运动的Peach-Koehler力（$mathbf{f} = mathbf{b} imes oldsymbol{sigma} cdot oldsymbol{n}$），并将其与晶格摩擦力、电子阻力等微观阻力项进行量化比较。详述了坡莫夫-纳巴罗（Pharr-Nabarro）模型在描述晶格阻力随温度变化时的局限性与修正。 1.3 核心动力学与非保守运动： 探讨了位错核心的结构分散性对攀移（Climb）和交滑移（Cross-slip）机制的影响。重点解析了非保守运动（如空位和间隙原子的吸收/发射）在高温蠕变和应力松弛中的关键作用，引入非线性激活能垒模型来描述温度对攀移速率的精细调控。 1.4 位错密度演化方程： 构建了基于输运理论的位错密度演化方程组，该方程组耦合了增殖、湮灭、攀移和交滑移项。详细讨论了Orowan等式在描述塑性应变率依赖性中的应用，并对比了Orowan模型与更精细的微观尺度模拟结果（如Phase Field模型）之间的差异。 --- 第二章：缺陷间的相互作用与组织演化 本章侧重于研究不同类型晶体缺陷（位错、空位、间隙原子、析出相等）之间复杂的物理化学耦合作用，及其对材料微观组织动态演化的影响。 2.1 相互作用势与势垒分析： 采用嵌入原子法（EAM）和密度泛函理论（DFT）计算了位错与点缺陷（空位、间隙原子）之间的相互作用能和迁移势垒。特别关注了“钉扎效应”的定量描述，包括析出相粒子和第二相的绕过机制（Orowan 环）与穿透机制的临界条件分析。 2.2 晶界结构与晶界迁移： 将晶界视为一种高能耗的二维缺陷，分析了倾转晶界（Tilted Grain Boundaries, TGBs）和共面晶界（Coherent Twin Boundaries, CTBs）在塑性变形中的行为差异。深入探讨了晶界扩散与晶界滑动（Grain Boundary Sliding, GBS）在高温塑性变形中的贡献，并引入了描述晶界迁移驱动力的化学势梯度模型。 2.3 孪晶的孕育与扩展： 详尽分析了机械孪晶（Mechanical Twinning）的形核机制，包括层错带（Lath/Stacking Fault Ribbon）的形成和扩展。对比了在不同晶系（如HCP、BCC）中孪晶与位错滑移的竞争关系，并讨论了外部电磁场或化学环境对孪晶偏好性的潜在调控。 2.4 动态恢复与动态再结晶： 阐述了在高温塑性变形过程中，位错网络的动态恢复（DRV）机制，主要表现为位错的重排和亚晶界的形成。在此基础上，深入研究了动态再结晶（DRX）的成核、长大和吞并过程，通过晶粒尺寸分布函数和晶界能驱动力，建立起描述DRX速率的本构方程。 --- 第三章：微观结构对宏观力学的多尺度影响 本章将微观机制的理解桥接到宏观材料响应，重点关注应力历史、应变路径对方块材料力学行为的非线性影响。 3.1 疲劳与断裂的微观基础： 探讨了疲劳裂纹萌生的初始阶段——表面位错的滑移带形成与局域塑性。分析了低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）中位错累积与损伤累积的差异。引入裂纹尖端塑性区模型，结合应力强度因子分析，预测裂纹的稳定扩展速率。 3.2 蠕变与应变时效的机制： 在恒定载荷或高应力作用下，通过分析位错攀移和点缺陷扩散的主导作用，阐述了稳态蠕变的机制。对比了瞬态蠕变阶段位错密度快速增加与稳态蠕变阶段平衡态的物理本质。讨论了应变时效现象中，位错被点缺陷云团“锁定”的微观过程。 3.3 复杂加载下的本构关系修正： 针对非比例加载、加载方向变化等复杂情况，修正了传统的塑性流动法则。引入晶体学织构演化对方块材料（如轧制板材）的塑性各向异性（如Lankford值）的影响，建立起能够准确描述宏观应变路径依赖性的内部变量模型。 3.4 梯度材料的理论框架： 首次引入尺寸效应对塑性变形的影响。分析了当特征长度尺度（如晶粒尺寸或材料厚度）接近或小于位错堆垛长度时，几何必需位错（Geometrically Necessary Dislocations, GNDs）的引入如何驱动材料硬化（如Hall-Petch 关系的反常现象），为理解纳米晶体和梯度结构材料的力学行为提供了新的视角。 --- 本书适用于 材料科学、固体力学、物理冶金等相关专业的研究生及高年级本科生，以及致力于先进结构材料设计与服役性能分析的工程技术人员。本书的理论深度和对前沿研究的覆盖，旨在培养读者从原子尺度理解宏观力学现象的综合分析能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常考究，封面的设计简洁大气，采用了深邃的蓝色作为主色调，辅以银色的书名和作者信息，给人一种专业、严谨又不失格调的视觉感受。纸张的质感也非常出色，触感细腻，印刷清晰，即使长时间翻阅也不会感到疲惫。合上书本时，它厚实的分量也暗示了其内容的丰富程度。我尤其喜欢它采用的线装工艺，使得翻页更加流畅，也更便于在阅读过程中做笔记。书本的尺寸也设计得恰到好处，既方便携带，又能在阅读时提供足够的视野。整体而言，从拿到书的那一刻起，我就被它所散发出的专业气息所吸引，这无疑是一本值得珍藏的学术著作。

评分☆☆☆☆☆

对于我这个刚刚入门的菜鸟来说，阅读这本书的过程就像是在攀登一座巍峨的高山。虽然我早就听说过晶体位错理论的大名，也知道它在材料科学领域的重要性，但真正接触到这本书时，还是被其深厚的学术底蕴所震撼。书中对每一个概念的阐述都力求严谨，逻辑清晰，仿佛作者在一步步地引导我深入理解这个复杂的理论体系。虽然有些地方我还需要反复阅读，甚至需要查阅一些相关的背景资料才能完全领会，但我能感受到作者在编排上的匠心独运，力求将复杂的知识以最易于理解的方式呈现出来。这种循序渐进的教学方式，对于我这样的初学者来说，无疑是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，既有学术论文的严谨与精确，又不失深入浅出的讲解。作者在处理专业术语时，并没有简单地堆砌，而是会适时地进行解释和补充，甚至会用一些生动的比喻来帮助读者理解抽象的概念。我特别欣赏书中对一些关键公式的推导过程的详细阐述，这让我能够更深入地理解公式的物理意义，而不仅仅是死记硬背。虽然有时候，我也曾因为某些过于深奥的论述而感到困惑，需要花费大量的时间去消化，但每当克服一个难点，我都会获得一种豁然开朗的成就感。这本书的阅读体验，与其说是在学习，不如说是一种智力的探索和挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计也非常人性化，大量的图表和公式穿插其中，使得原本枯燥的理论知识变得生动起来。我尤其喜欢那些精心绘制的示意图，它们以直观的方式展示了位错的形成、运动和相互作用，让我能够更清晰地理解那些在微观尺度下发生的复杂过程。每个章节的结尾通常会有一个小结，概括本章的要点，这对于快速回顾和巩固知识非常有帮助。此外，书中还包含了一些案例分析，将理论知识与实际应用相结合，让我对晶体位错理论在现实世界中的重要性有了更深刻的认识。这种多层次、多角度的呈现方式，大大提升了我的阅读效率和学习兴趣。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的内容深度来看，它无疑是一部非常权威的参考书。作者在各个子领域都进行了深入的探讨，并且引用了大量的最新研究成果，这使得这本书具有很强的时效性。对于那些希望在晶体位错理论领域进行深入研究的学者和学生来说，这本书提供了一个坚实的基础和宝贵的参考。虽然我目前还处于初步学习阶段，但已经能够感受到这本书所包含的知识广度和深度，它为我未来的学术探索指明了方向。我相信，随着我知识水平的提升，我将能更充分地领略这本书的价值，它一定会成为我在学术道路上不可或缺的伙伴。