堆垛层错

英文

stacking fault

简介

晶体中原子堆垛次序不同于正常次序而引起的一种面缺陷; 是由一个不全位错扫过滑移面(见滑移)时所造成的平面区域不完整性，简称层错。图1为面心立方金属中(111)面的堆垛情况。在滑移面上不全位错b₁已经通过(但b₂尚未通过)的区域，密排面的堆垛顺序由ABCABC改变为ABAB。层错是一种晶格缺陷，它破坏了晶体的周期完整性并引起能量的升高。产生单位面积层错所需能量称为层错能γs(J/m²)。层错能有使领先的b₁和拖后的b₂不全位错之间的距离ds减少的趋势。典型金属的层错能和相应的平衡距离见表。层错能越小的金属出现层错的几率越大。在不锈钢与a黄铜中，可看到大量层错，而在铝和镍中则根本不会出现。

图1 面心立方金属中 (111) 面上的层错

Ⅰ-完全滑移区; Ⅱ-部分滑移区; Ⅲ-未滑移区

1—滑移面; 2—不全位错b₁;3—不全位错b₂; 4—堆垛层错

面心立方金属的密排面(111)的正常堆垛次序是

…ABCABCABC…

偏离正常堆垛次序的两种堆垛层错是： 抽去一层(111) 晶面或同时加进两层 (111) 晶面，则成为…ABCBCABC…;或在任何两层(111)晶面间插入一层或同时抽走两层(111)晶面，则成为…ABCBABC…。抽走晶面的称为抽出型层错，插入晶面的称为插入型层错。在密排六方金属中也会形成这样的两种层错。体心立方金属 (如αFe，Ta等) 和其他非密排结构的非金属材料 (如Si、石墨和碳化硅等)，也可能出现层错。在整个晶面上形成层错时，几乎不引起点阵畸变，只是使晶体的对称性、周期性发生变化。层错不改变最近邻原子数和其间的距离，改变的是次近邻原子间的距离。

产生层错的方式有：(1)滑移，如任一层(111)晶面滑移1/6〈112〉，移至其相邻(111)晶面相应的位置上(图2)。AA’的滑移矢量为1/2[11]，AB=1/6[11]。A层原子滑移1/6[11]后，正好滑移到B层原子的投影位置上，即

几种常用金属的堆垛层错数据