Stacking fault(堆垛层错)
实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序遭到破坏或错排时，会产生堆垛层错，简称层错。
堆垛层错（SF）是影响晶体材料力学性能的一种缺陷，常见于层错能（SFE）较低的材料中。
形成层错的三种情况
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在晶体生长过程中形成；
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在塑性变形过程中由于部分位错的活动而形成；
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由一个全位错分解成两个肖克莱不全位错而形成，其分解距离与层错能大小有关
01
FCC晶体层错类型
FCC{111}密排面堆垛顺序：
ABCABCABCABC··· ···
当堆垛顺序发生错误时，形成层错。
FCC晶体的层错有两类：
内禀层错(抽出型层错)
相当于在正常堆垛顺序中抽出一个B层原子
外禀层错(插入型层错)
相当于在正常堆垛顺序中插入一个B层原子
所以我们有时会在透射电镜下同一区域观察到层错与孪晶。
Tip：
上述两种层错导致{111}面对应的倒易点沿方向拉长为倒易杆，其衍射效应是拉长的衍射条纹。
上图白色条纹为层错衍射特征
02
塑性变形下层错、孪晶
层错→孪晶堆垛顺序原子模拟
层错→孪晶堆垛顺序
结合上面可知：
在FCC合金中原始堆垛顺序为：
CABCABCAB……
经塑性变形时，启动不全位错滑移，原子将会发生小于一个原子距离的移动，引入一个内禀层错（ISF），堆垛顺序为CABCACABCA。
在此基础上，继续滑移引入外禀层错（ESF）,堆垛顺序为CABCACBCAB。
不全位错在第三层原子面继续滑移是，将会导致孪晶的形成。
层错的透射电镜形貌
层错的衬度是电子束穿过层错区时电子波发生了相位改变造成的。
当层错面相对于试样表面倾斜时，电子束通过层错面各处，使振幅随着相位成周期性变化，特征为：
周期变化的”尖劈”条纹
当层错面相对于试样表面垂直时，电子束通过层错面，特征为：
“直线”短条纹
所以，可以通过形貌图的特征来判定层错的存在，但需要结合电子衍射、高分辨进一步说明。
层错电子衍射(SAED)
由上文可知，层错的衍射特征为：
拉长的衍射条纹
所以，无论是在SAED图还是高分辨傅里叶变化图（FFT）中，若发现有拉长的衍射条纹，绝大多数为层错，可结合高分辨进一步说明。
层错高分辨(HRTEM)
在 HRTEM 图中：
可先根据FFT确定层错位置，然后对高分辨进行放大分析。
由上文层错堆垛顺序可知，在高分辨图中标注层错主要特征为：
折线段
参考文献：
[1] Han L B, An Q, Fu R S, et al. Melting of defective Cu with stacking faults[J]. The Journal of chemical physics, 2009, 130(2)..
[2] Zhou D, Zhang X, Tehranchi A, et al. Stacking faults in a mechanically strong Al (Mg)–Al3Mg2 composite[J]. Composites Part B: Engineering, 2022, 245: 110211.
[3] Liu J, Chen C, Xu Y, et al. Deformation twinning behaviors of the low stacking fault energy high-entropy alloy: An in-situ TEM study[J]. Scripta Materialia, 2017, 137: 9-12.
本文源自微信公众号：中材新材料研究院
原文标题：《TEM分析||如何分析层错(SF)》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/XY2xPb8GDm0-vqeXyrG61w
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