若堆垛層錯不是發生在晶體的整個原子面上而只是部分區域存在，那么，在層錯與完整晶體的交界處就存在柏氏矢量不等於點陣矢量的不全位錯。在面心立方晶體中有兩種重要的不全位錯：肖克萊（Shockley）不全位錯和弗蘭克（Frank）不全位錯。
基本介紹
- 中文名：不全位錯
- 外文名：Partial Dislocation
- 分類：弗蘭克不全位錯、肖克萊不全位錯
- 含義：柏氏矢量不等於點陣矢量的位錯
面心立方晶體,體心立方晶體,密排六方晶體,
面心立方晶體
面心立方晶體中的不全位錯
肖克萊不全位錯
圖為肖克萊不全位錯的刃型結構。上半圖是面心立方晶體的（
）面，圓圈代表前一個面上原子排列的位置，黑點代表後一個面上原子排列的位置。原子的連線看起來似乎是一個平面上的菱形，實際上是一前一後兩個平面上相鄰原子的連線。下半圖是把上半圖中A層與C層在
面上作投影。分層使用了不同的符號，◇代表A層，原子呈密排，△代表緊接A層之下的C層，也是密排的。讓A層的右半部滑移至B層原子的位置，其上部的各層也跟著移動，但滑移只限於一部分原子，即右半部原子。於是右半部的滑移面上發生了層錯，左半部則沒有移動，所以也沒有層錯，在兩者的交界處發生了原子的嚴重錯排，圖中滑移後的原子位置用虛線連線。不全位錯可以認為就在上半部的圖中的A層上的兩個星號之間，此時在下半圖上看到對應的滑移後的A層原子位置，在用虛線連線起來的六角形中，越接近位錯的部分畸變越大。上半圖中左邊的晶體按ABCABC···正常順序堆垛，而右邊晶體是按ABCBCAB···順序堆垛，即有層錯存在，層錯與完整晶體的邊界就是肖克萊位錯，它位於一個平面上。圖中下半部的右上角處的箭頭符號即為不全位錯的柏氏矢量b=
[
]，它與位錯線互相垂直，因此它是純刃型的肖克萊不全位錯。
純刃形肖萊克不全位錯
純刃形肖萊克不全位錯根據其柏氏矢量與位錯線的夾角關係，它既可以是純刃型的，也可以是純螺型的，見圖，實線相連的位置代表滑移前的位置，虛線相連的代表滑移後的位置，滑移只在圖中下半部進行，交界區域則是一段純螺型的肖克萊不全位錯。
純螺型肖萊克不全位錯肖克萊位錯還可以是混合型的，見圖。肖克萊不全位錯可以在其所在的
面上滑移，滑移的結果使層錯擴大或縮小，但是即使是純刃型的肖克萊不全位錯也不能攀移，這是因為它有確定的層錯相連，若進行攀移，勢必離開此層錯面，故不可能進行。
混合型肖萊克不全位錯弗蘭克不全位錯
圖為抽出半層密排面形成的弗蘭克不全位錯。抽去B層的右邊一部分而讓其上面的C層垂直落下來，由於B層的右邊部分抽去而左邊部分沒有抽去，靠近層錯的邊沿位置的原子畸變大，但遠離邊沿的原子由於垂直落下，故原子排列雖發生層錯，但仍處於密排位置，並不發生畸變。這些畸變處的原子即組成不全位錯。
抽出半層密排面形成的弗蘭克不全位錯圖為插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯。在右半部的A、B層之間插入一部分C層原子，構成不全位錯。
插入半層密排面形成的弗蘭克不全位錯與抽出型層錯相聯繫的不全位錯稱為負弗蘭克不全位錯，而與插入型層錯相聯繫的不全位錯稱為正弗蘭克不全位錯。它們的柏氏矢量都屬於等
，且都垂直於層錯面
，但方向相反。弗蘭克不全位錯屬純刃型位錯，這種位錯不能在滑移面上進行滑移運動，否則將使其離開所在的層錯面，但能通過點缺陷的運動沿層錯面進行攀移，使層錯面擴大或縮小，所以弗蘭克不全位錯又稱不滑動位錯或固定位錯，而肖克萊不全位錯則屬於可動位錯。
面心立方晶體兩種不全位錯的特徵
不全位錯的一個重要特徵就是它的柏氏矢量。求不全位錯的矢量方法和求全位錯的矢量方法相似。首先，設定一個位錯線的方向，如從紙後走向紙面。然後，環繞這個不全位錯做一個柏氏迴路，迴路的方向服從右手螺旋法則。但必須注意不全位錯所在晶體中的迴路必須從堆垛層錯上出發，而在全位錯的晶體中的迴路卻可以從任何點出發，只要不碰到缺陷即可。圖為肖克萊不全位錯，可見作為參考的完整晶體的迴路的最後一步，就是肖克萊位錯的矢量。肖克萊位錯的矢量方向只與滑移面的上半晶體受壓或受張情況有關，而與層錯位於位錯線之左或之右無關。
肖克萊刃型位錯的柏氏迴路和矢量
肖克萊刃型位錯的柏氏迴路和矢量圖為正弗蘭克不全位錯，圖中畫的是一個堆垛層錯在位錯線之右的刃型位錯，柏氏矢量方向向下，即b=
正弗蘭克不全位錯- 不全位錯的四周不完全是完整的結構，有一部分有層錯。
- 不全位錯的柏氏迴路必須從層錯開始，迴路最後還要穿過層錯。
- 不全位錯的柏氏矢量不是完整的最短點陣矢量。
- 不全位錯的矢量也有守恆性。
兩種不全位錯都只能在層錯面上存在，它們的運動也限制在這個面上。肖克萊位錯可以滑移，但不能攀移；弗蘭克位錯則相反。但要注意，純螺型的肖克萊位錯不能交滑移，只能在層錯面上滑移。弗蘭克位錯只有刃型的，其柏氏矢量與滑移面垂直，只能攀移，而且是在密排面上攀移，而不是垂直於密排面攀移。面心立方晶體中兩種不全位錯的特徵見表。
面心立方晶體中不全位錯特徵
面心立方晶體中不全位錯特徵體心立方晶體
體心立方晶體中的不全位錯
在體心立方晶體中可能形成的不全位錯主要有：
1.在{
}面上形成一部分層錯時，其邊界為不全位錯
2.在{
}面上形成一部分層錯時，其邊界為不全位錯
或
另外，在體心立方晶體中，在I1型層錯的基礎上進一步形成I3型層錯。
這種I3型層錯相當於具有三個原子層厚的孿晶，可以看成是在如圖（a）所示的I1型層錯的基礎上，經柏氏矢量為
[
]和
[
]的兩不全位錯在FE和ED兩原子層之間相繼滑移的結果。若在
面上形成一部分I3型層錯時，其邊界的一端為三個分布在相鄰三個滑移面上的
不全位錯，另一端為柏氏矢量和等於零的區域位錯，如圖（b）所示。
層錯密排六方晶體
密排六方晶體中的不全位錯
若密排六方晶體中的層錯終止在晶體內部，必然在邊界處形成不全位錯，並有肖克萊不全位錯和弗蘭克不全位錯之分，為了此較方便地表示密排六方晶體中的位錯及滑移面，常採用兩種記號方法。 ·
柏格森記號
該記號是利用如圖所示的雙角錐體表示密排六方晶體中的各矢量。可以看出，密排六方晶體中重要的位錯有：
密排六方柏格森記號
密排六方柏格森記號1.6個柏氏矢量等於雙角錐體基面ABC的邊長的全位錯
2.2個伯氏矢量垂直於基面的全位錯
3.12個
<
>型的不全位錯
4.4個柏氏矢量垂直於底面的不全位錯
5.6個在基面上的肖克萊不全位錯
6.12個柏氏矢量為
、
、
、
、
和
的不全位錯
密排六方晶體中常見位錯的柏格森記號如圖
常見位錯的柏格森記號
常見位錯的柏格森記號戴曼諾記號
如圖所示的基本六方單位晶胞上，各符號表示密排六方晶體中常見位錯的柏氏矢量及滑移面，見表。
肖克萊不全位錯
在鈹、鎂、鎘和鋅等具有密排六方點陣的金屬中，在基面上，全位錯可分解成兩個肖克萊不全位錯，中間以內稟型層錯區相連。
這種位錯分解使位錯能量減小
。所形成的肖克萊不全位錯可在基面上運動，使堆垛次序變動。兩肖克萊全位錯的柏氏矢量同全位錯的柏氏矢量之間呈
角。肖克萊不全位錯可具有刃型、螺型或混合型等類型。
弗蘭克不全位錯
在密排六方晶體中，可由空位盤崩塌或間隙原子沉澱形成弗蘭克位錯。空位在基面上聚集和崩塌後，會導致同種類原子層成為近鄰，使系統能量增高。改變這種不穩定原子組態的一種方式是將位盤上面的一層原子由B位置改變到C位置，成為一層附加的C原子。這相當於其上層和下層各有符號相反的一個伯氏矢量為
<
>的肖克萊位錯運動的結果。
弗蘭克位錯環的空位盤崩塌形成機制
弗蘭克位錯環的空位盤崩塌形成機制