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1、第1-6章晶體缺陷所謂晶體缺陷是指實際晶體與理想晶體之間的點陣結(jié)構(gòu)的差異。晶體缺陷按其在空間的幾何圖像，可分為：在空間一個方向上尺寸很小，另外兩個方向上尺寸較大，如晶面、界面、表面等。在空間三維各方向上尺寸都很小，亦稱零維缺陷，如空位、間隙原子和異類原子等。在兩個方向上尺寸很小，又稱一維缺陷，主要有位錯。（1）點缺陷（2）線缺陷（3）面缺陷復(fù)習(xí)：點缺陷一、點缺陷的類型---空位和間隙原子空位晶體結(jié)構(gòu)中原來應(yīng)該有原子的某些結(jié)點上因某種原因出現(xiàn)了原子空缺而形成。①肖特基空位脫位原子進(jìn)入其它空位或逐漸遷移至晶面或界面。肖特基空位僅形成空位。②弗蘭克空位脫位原子擠入節(jié)點的間
2、隙，同時形成間隙原子從而產(chǎn)生間隙原子-空位對。間隙原子晶體結(jié)構(gòu)中間隙處因某種原因存在的同種原子。一般晶體中的肖脫基和弗蘭克空位肖脫基空位弗蘭克空位間隙原子一般晶體（如金屬晶體）中，肖特基空位比弗蘭克空位多得多。一、點缺陷的類型---空位和間隙原子離子晶體中的肖特基和弗蘭克空位肖特基空位弗蘭克空位一、點缺陷的類型---空位和間隙原子對于離子晶體，當(dāng)正負(fù)離子尺寸差異較大、結(jié)構(gòu)配位數(shù)較低時，小離子易于移入相鄰的間隙而產(chǎn)生弗蘭克空位；而若離子尺寸相差較小、配位數(shù)較高、排列較密集時，則易于形成肖特基空位。一、點缺陷的類型---外來原子異類原子進(jìn)入到晶體中而形成。根據(jù)其與基體原
3、子尺寸的差異，既可進(jìn)入間隙位置，又可置換晶格的某些結(jié)點。異類原子在晶體中的存在情況二、點缺陷的產(chǎn)生1、平衡點缺陷及其濃度點缺陷的產(chǎn)生一方面使晶體的內(nèi)能升高，另一方面卻使體系的混亂度增加，使熵值增加。設(shè)N為晶體的原子總數(shù)，n為晶體中的點缺陷數(shù)，μ為該類型缺陷的形成能。則點缺陷數(shù)形成后其自由能的變化為：ΔA=ΔU–TΔS=nμ–TΔS由此不難得出其ΔA-n關(guān)系曲線。Ce=ne/N=Aexp(-μ/kT)二、點缺陷的產(chǎn)生其中：Ce--某類型點缺陷的平衡濃度；N—晶體的原子總數(shù)；A--材料常數(shù)，其值常取1；T--體系所處的熱力學(xué)溫度；k--玻爾茲滿常數(shù)，k值為8.62×10
4、-5ev/K。μ--該類型缺陷的形成能。1、平衡點缺陷及其濃度二、點缺陷的產(chǎn)生1、平衡點缺陷及其濃度②在一定溫度下并非所有的原子都能離開平衡位置形成缺陷，只有比原子的平均能量高出缺陷形成能μ的那部分原子才能形成點缺陷。①點缺陷在晶體中必然會存在。在一定的溫度條件下，晶體中存在一定濃度的點缺陷以使其處于最低的能量狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。③溫度升高，則晶體中原子的熱運動加劇，點缺陷濃度增大。2、過飽和點缺陷二、點缺陷的產(chǎn)生（2）過飽和點缺陷可通過高溫淬火、輻照、冷加工等產(chǎn)生。（1）指晶體中點缺陷的數(shù)目明顯超過其平衡值、處于過飽和狀態(tài)。3、點缺陷與材料的行為（1）點缺陷的存在
5、及其運動是晶體中擴(kuò)散得以實現(xiàn)的根本原因；（2）點缺陷導(dǎo)致材料物理和力學(xué)性能的改變。材料在使用過程中點缺陷的濃度的變化可使材料的性能發(fā)生相應(yīng)改變，從而對其使用產(chǎn)生影響。第二節(jié)位錯的基本概念人們最初認(rèn)為晶體是通過剛性滑移而產(chǎn)生塑性變形的。一、位錯概念的引入晶體的這種滑動方式需同時破壞滑移面上所有原子鍵。理論計算所需臨界切應(yīng)力:τm=G/301、理想晶體的剛性滑移模型實際上使晶體產(chǎn)生滑移所需的臨界切應(yīng)力只為理論值的百分之一到萬分之一。實際晶體的內(nèi)部一定存在著某中缺陷----位錯，晶體的滑移正是借助于其內(nèi)部位錯的運動來實現(xiàn)，從而使材料在遠(yuǎn)低于其理論屈服強(qiáng)度時就產(chǎn)生滑移。位錯
6、是晶體中存在的原子面的錯排，即晶體中存在的不完全的原子面，是一種線缺陷。一、位錯概念的引入2、實際晶體中存在位錯的假設(shè)赫希（Hirsch）等應(yīng)用相襯法在TEM中直接觀察到了晶體中的位錯。（Ni，F(xiàn)e）Al金屬間化合物中亞晶界處位錯的TEM3、實際晶體中的位錯滑移模型晶體的滑移借助于晶體中存在的一半原子面而產(chǎn)生的位錯的運動來完成。晶體滑移的任一瞬間僅需破壞一個原子鍵。計算所需切應(yīng)力與實際值相符，晶體中存在位錯的假設(shè)成立！一、位錯概念的引入二、位錯的基本類型—刃型位錯刃型位錯的原子模型晶體中原子面的錯排---半原子面的出現(xiàn)而形成，有正、負(fù)位錯之分。稱半原子面的邊緣線EF
7、為位錯線。半原子面的存在在晶體中產(chǎn)生畸變，畸變區(qū)為以半原子面的邊緣線EF為中心的線型區(qū)域。刃型位錯的位錯線垂直于滑移方向！位錯線不能終止于晶體內(nèi)部，只能在晶體表面露頭、終止于晶界或相界、與其它位錯線相交、自行形成封閉的環(huán)！P26幾種形狀的位錯線1-35位錯線是未滑移區(qū)與已滑移區(qū)的邊界！晶體的局部滑移形成刃型位錯示意圖二、位錯的基本類型—螺型位錯螺型位錯有左右之分！螺型位錯的位錯線與滑移方向平行！BC左邊晶體上下完全吻合，而aa右邊晶體在τ作用下上下正好滑移一個晶格常數(shù)，過渡區(qū)晶體滑移小于一個晶格常數(shù)而產(chǎn)生畸變。BC為位錯線！位錯線是未滑移區(qū)與已滑移區(qū)的邊界！位錯
