材料科學(xué)綜合概述

第一章材料科學(xué)概述一、材料與材料科學(xué)二、材料結(jié)構(gòu)簡述三、材料的性能四、材料工藝及其與結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系五、材料的強化機制一、材料與材料科學(xué)1.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的基本概念2.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的地位3.學(xué)習(xí)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的意義1.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》的基本概念

材料是指人類社會能接受地，經(jīng)濟地的制造有用物品的物質(zhì)。

材料科學(xué)是研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝、加工工藝、材料的性能與材料應(yīng)用之間的相互關(guān)系的科學(xué)。材料科學(xué)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)的支柱，是當(dāng)今世界的帶頭學(xué)科之一。納米材料科學(xué)與技術(shù)是20世紀80年代發(fā)展起來的新興學(xué)科，成為21世紀新技術(shù)的主導(dǎo)中心。

材料科學(xué)基礎(chǔ)是進行材料科學(xué)研究的基礎(chǔ)理論，它將各種材料（包括金屬、陶瓷、高分子材料）的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)規(guī)律建立在共同的理論基礎(chǔ)上，用于指導(dǎo)材料的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用和發(fā)展。它涵蓋了材料科學(xué)和材料工程的基礎(chǔ)理論。

2、材料科學(xué)基礎(chǔ)的地位

人類社會發(fā)展的歷史階段常常用當(dāng)時主要使用的材料來劃分。從古代到現(xiàn)在人類使用材料的歷史共經(jīng)歷了七個時代，各時代的開始時間：

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石器時代（公元前10萬年）w

青銅器時代（公元前3000年）w

鐵器時代（公元前1000年）w

水泥時代（公元0年）w鋼時代（1800年）w硅時代（1950年）w新材料時代（1990年）

3.學(xué)習(xí)料料科學(xué)基礎(chǔ)的意義

（一）材料科學(xué)的內(nèi)涵

材料科學(xué)是一個跨物理、化學(xué)等的學(xué)科。材料科學(xué)的核心問題是材料的組織結(jié)構(gòu)（Structure）和性能（Property）以及它們之間的關(guān)系。右圖為材料科學(xué)與工程四要素。所以，先要了解材料的結(jié)構(gòu)是什么？

材料結(jié)構(gòu)關(guān)系

w材料的結(jié)構(gòu)包括不同晶體結(jié)構(gòu)和非晶體，以及顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)，哪些主要因素能夠影響和改變結(jié)構(gòu)？只有了解了這些才能實現(xiàn)控制結(jié)構(gòu)的目的。w材料的性能包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能。(二）材料科學(xué)與材料工程的關(guān)系

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材料科學(xué)的形成：“材料”早存在，“材料科學(xué)”提出于20世紀60年代，1957年蘇聯(lián)衛(wèi)星上天，美國震動很大，在大學(xué)相繼建立十余個材料科學(xué)研究中心，自此開始，“材料科學(xué)”一詞廣泛應(yīng)用。w

一般來講，科學(xué)是研究“為什么”的學(xué)問，而工程是解決“怎么做”的學(xué)問。材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論，為材料工程指明方向，為更好地選擇、使用材料，發(fā)揮現(xiàn)有材料的潛力、發(fā)展新材料提供理論基礎(chǔ)。

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材料科學(xué)和材料工程之間的區(qū)別主要在于著眼點的不同或者說各自強調(diào)的中心不同，它們之間并沒有一條明確的界線，因此，后來人們常常將二者放在一起，采用一個復(fù)合名詞－材料科學(xué)與工程（MSE，MaterialScienceandEngineering）

材料科學(xué)

：是一門科學(xué)，它從事與材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析和了解方面的研究，其目的在于提供材料結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一描繪或模型，以及解釋這種結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。它包括下面的三個環(huán)節(jié)，核心是結(jié)構(gòu)和性能。材料科學(xué)工藝結(jié)構(gòu)性能材料工程：是工程的一個領(lǐng)域，其目的在于經(jīng)濟地，而又為社會所能接受地控制材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。它包括下面的五個環(huán)節(jié)。

材料工程設(shè)備構(gòu)件行為結(jié)構(gòu)工藝性能(三）材料的分類

通常根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)和用途來分類。結(jié)構(gòu)材料是以強度，剛度，韌性，耐勞性，硬度，疲勞強度等力學(xué)性能為特征的材料。功能材料是以聲，光，電，磁，熱等物理性能為特征的材料。又可按金屬、陶瓷、高分子和它們的復(fù)合材料來。

結(jié)構(gòu)材料料實際上上是一種種按結(jié)合合鍵種類類來分類類的方法法。由此此可將材材料分為為金屬、陶陶瓷、高高分子和由金屬屬、陶瓷瓷和高分分子分別別組合成成的各種種復(fù)合材料料材料。金屬材料料：黑色金金屬材料料（鋼鐵鐵）、有有色黑色色金屬材材料（除除鋼鐵以以外的））陶瓷材料料：氧化物物陶瓷、、非氧化化物陶瓷瓷高分子材材料：塑料、、橡膠合合成纖維維復(fù)合材料料：金屬基基復(fù)合材材料、陶陶瓷基復(fù)復(fù)合材料料、樹脂脂基復(fù)合合材料功能材料料：電子材材料、光光電子材材料、超超導(dǎo)材料料（四）材材料的應(yīng)應(yīng)用讓我們回回顧幾項項有影響響的事例例，以便便加深理理解材料料的發(fā)展展在人類類社會發(fā)發(fā)展中起起了舉足足輕重的的作用。。w計算機與與材料1、計算算機經(jīng)歷歷：電子子管→晶晶體管→→集成電電路時代代2、個人人電腦移移動存儲儲器的比比較材料科學(xué)學(xué)的發(fā)展展是計算算機飛速速發(fā)展的的基礎(chǔ)。。種類使用的材料存儲容量特點軟盤氧化鐵1.44Mb容量小，文本文件存儲CD－RW以ZnS等為主的陶瓷材料650MbCD光盤，價低，用量大MO(磁光盤)TbFeCo合金磁光材料650Mb，1.3G需專用驅(qū)動器，價格高，局限在廣告圖形用戶DVD－RWZnS等為主的陶瓷材料單面單層為4.7GbCD－RW和CD光盤，用量大w飛機和材材料從萊特兄兄弟實現(xiàn)現(xiàn)飛行的的夢想以以來，航航空和航航天器發(fā)發(fā)生了巨巨變。為為了飛得得快和遠遠，就要要采用強強度高和和比重小小的材料料，重視視材料的的比強度度，即強強度/比比重之比比。因此此，航空空和航天天器中鋁鋁、鎂合合金用量量大。隨隨著航空空技術(shù)的的進一步步發(fā)展，，輕質(zhì)和和高比強強度的鈦鈦合金、、碳纖維維實例壓氣機葉片壓氣機機匣飛機尾翼硼纖維鋁合金板和管材料鋁合金鈦合金碳纖維復(fù)合材料硼纖維增強鋁合金強度范圍MPa150－450350－11001000－1200（順纖維方向）1500（順纖維方向）比強度MPa55－16080－245625－750570美國待升升空的航航天飛機機材料和生生活用品品鈦結(jié)構(gòu)自自行車：“自行車發(fā)發(fā)燒友”選擇鈦合合金制自自行車。。鈦合金金的應(yīng)用用場合很很特殊。。通常用用于需要要抗腐蝕蝕，耐疲疲勞，高高彈性的的場合生命科學(xué)學(xué)材料原來使用用專用的的汞合金金，為防防止金屬屬合金的的分解已已經(jīng)開發(fā)發(fā)出一種種可以滿滿足口腔腔中特殊殊的物理理及化學(xué)學(xué)環(huán)境的的新型陶陶瓷。具具體來講講，它需需要滿足足下列要要求：耐耐口腔中中的酸；；低熱導(dǎo)導(dǎo)率（這這對你吃吃冷飲有有好處））；盡得得住數(shù)年年的咀嚼嚼力；耐耐驟冷驟驟熱；當(dāng)當(dāng)然還要要口感舒舒適復(fù)合科學(xué)學(xué)材料碳、硼纖纖維及環(huán)環(huán)氧化合合物復(fù)合合材料非非常輕，，可以在在某特定定方向上上增加強強度（用用于特殊殊目的））。航空材料料材料的主主要性能能取決于于母體，，加入合合金元素素成分將將改善金金屬的物物理及機機械性能能——強度、耐耐力、使使用壽命命。在飛飛機發(fā)動動機中一一種摻鎳鎳化合物物制成稱稱作718合金金被廣泛泛的用于于制造波波音777客機機上的發(fā)發(fā)動機的的壓縮機機、葉片片及緊固固件。形狀記憶憶合金超級鋼近來，鋼鋼鐵工業(yè)業(yè)已經(jīng)開開發(fā)出一一種汽車車用鋼，，比原先先的輕24%，，而強度度高34%，稱稱為超級鋼。其優(yōu)點點是：高高撞擊能能量吸收收率；高高強度-質(zhì)量比比；實用用新型制制造工藝藝；可以以有多種種不同性性能(壽壽命、防防銹等））。新材料階階段的特特征w是一個由由多種材材料決定定社會和和經(jīng)濟發(fā)發(fā)展的時時代；w新材料以以人造為為特征，，非自然然界中現(xiàn)現(xiàn)成有的的;w新材料是是根據(jù)我我們對材材料的物物理和化化學(xué)性能能的了解解，為了了特定的的需要設(shè)設(shè)計和加加工而成成的；w這些新材材料使新新技術(shù)得得以產(chǎn)生生和應(yīng)用用，而新新技術(shù)又又促進了了新工業(yè)業(yè)的出現(xiàn)現(xiàn)和發(fā)展展，從而而使國家家財富和和就業(yè)增增加。1990年美國國總統(tǒng)的的科學(xué)顧顧問Allany.Bromley明確指指出“材料科學(xué)學(xué)在美國國是最重重要的學(xué)學(xué)科”。1991年日本本為未來來工業(yè)規(guī)規(guī)劃技術(shù)術(shù)列舉的的11項項主要項項目中有有7項是是基于先先進材料料之上。。1986年《科科學(xué)的美美國人》》雜志指指出“先進材料料對未來來的宇航航、電子子設(shè)備、、汽車以以及其他他工業(yè)的的發(fā)展是是必要的的，材料料科學(xué)的的進步?jīng)Q決定了經(jīng)經(jīng)濟關(guān)鍵鍵部門增增長速率率的極限限范圍。?！眞可見，材材料科學(xué)學(xué)歷來是是技術(shù)進進步的支支柱二、材料料結(jié)構(gòu)簡簡述1.原子子結(jié)構(gòu)2.結(jié)合合鍵3.固體體結(jié)構(gòu)4.結(jié)構(gòu)構(gòu)缺陷1原子結(jié)結(jié)構(gòu)（（AtomicStructure）一、物質(zhì)質(zhì)的組成成（SubstanceConstruction））物質(zhì)由無無數(shù)微粒粒（Particles）聚聚集而成成分子（Molecule）：：單獨存存在保保存物物質(zhì)化學(xué)學(xué)特性dH2O=0.2nmM(H2)為2M（protein））為百萬萬原子（Atom）：化化學(xué)學(xué)變化中中最小微微粒1、原子子結(jié)構(gòu)1879年J.JThomson發(fā)發(fā)現(xiàn)電子子（electron),揭揭示了原原子內(nèi)部部秘密1911年E.Rutherford提提出原子子結(jié)構(gòu)有有核模型型1913年N.Bohr將將Bohratomicmodel核外電子子的排布布（electronconfiguration)規(guī)律描述原子子中一個個電子的的空間和和能量，，可用四四個量子子數(shù)（quantumnumbers）表示2結(jié)合鍵(Bondingtypewithotheratom)一、金屬屬鍵（Metallicbonding）典型金屬屬原子結(jié)結(jié)構(gòu)：最最外層電電子數(shù)很很少，即即價電子子（valenceelectron））極易掙掙脫原子子核之束束縛而成成為自由由電子（（Freeelectron），，形成電電子云（（electroncloud））金屬中中自由電電子與金金屬正離離子之間間構(gòu)成鍵鍵合稱為為金屬鍵鍵特點：電電子共有有化，既既無飽和和性又無無方向性性，形成成低能量量密堆結(jié)結(jié)構(gòu)性質(zhì)：良良好導(dǎo)電電、導(dǎo)熱熱性能，，延展性性好二、離子子鍵（Ionicbonding)多數(shù)鹽類類、堿類類和金屬屬氧化物物特點：以以離子而而不是以以原子為為結(jié)合單單元，要要求正負負離子相相間排列列，且無方向向性，無無飽和性性性質(zhì)：熔熔點和硬硬度均較較高，良良好電絕絕緣體三、共價價鍵（covalentbonding）亞金屬（（C、Si、Sn、Ge）），聚合合物和無無機非金金屬材料料實質(zhì)：由由二個或或多個電電負性差差不大的的原子間間通過共共用電子子對而成成特點：飽飽和性配配位數(shù)數(shù)較小，，方向向性（s電子除除外）性質(zhì)：熔熔點高、、質(zhì)硬脆脆、導(dǎo)電電能力差差實質(zhì)：金金屬原原子帶帶正正電的正正離子（（Cation）非金屬原原子帶帶負電的的負離子子（anion）e四、范德德華力（Vanderwaalsbonding)包括：靜靜電力(electrostatic)、、誘導(dǎo)力力(induction)和和色散力力(dispersiveforce)屬物理鍵鍵，系系次價鍵鍵，不如如化學(xué)鍵鍵強大，，但能很很大程度度改變材材料性質(zhì)質(zhì)五、氫鍵鍵（Hydrogenbonding）極性分子子鍵存存在于HF、H2O、NH3中，在在高分子子中占重重要地位位，氫原子子中唯一一的電子子被其它它原子所所共有（（共價鍵鍵結(jié)合）），裸露露原子核核將與近鄰鄰分子的的負端相相互吸引引——氫氫橋介于化學(xué)學(xué)鍵與物物理鍵之之間，具具有飽和和性3.固體體結(jié)構(gòu)（SolidStructure）金的AFM照照片※1晶體學(xué)學(xué)基礎(chǔ)（BasisFundamentalsofcrystallography）晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)的基本本特征：：原子（（或分子子、離子子）在三三維空間間呈周期性性重復(fù)排排列（periodicrepeatedarray）），即存在長長程有序序（long-rangeorder）性能上兩兩大特點點：固固定的熔熔點（meltingpoint）,各向異性性（anisotropy）一、晶體體的空間間點陣（（Spacelattice）1.空空間點陣陣的概念念將晶體中中原子或或原子團團抽象為為純幾何何點（陣陣點latticepoint），即可得到到一個由由無數(shù)幾幾何點在在三維空空間排列列成規(guī)則則的陣列列—空間點點陣（spacelattice）特征：每每個陣點點在空間間分布必必須具有有完全相相同的周周圍環(huán)境境(surrounding)2．晶胞胞（Unitecells）代表性的的基本單單元（最最小平行行六面體體）smallrepeatentities選取晶胞胞的原則則：Ⅰ)選取取的平行行六面體體應(yīng)與宏宏觀晶體體具有同同樣的對對稱性；；Ⅱ）平行行六面體體內(nèi)的棱棱和角相相等的數(shù)數(shù)目應(yīng)最最多；Ⅲ）當(dāng)平平行六面面體的棱棱角存在在直角時時，直角角的數(shù)目目應(yīng)最多多；Ⅳ）在滿滿足上條條件，晶晶胞應(yīng)具具有最小小的體積積。簡單晶胞胞（初級級晶胞））：只有有在平行行六面體體每個頂頂角上有有一陣點點復(fù)雜晶胞胞：除除在頂角角外，在在體心、、面心或或底心上上有陣點點3.晶系系與布拉拉菲點陣陣（CrystalSystemandBravaisLattice）七個晶系系，14個布拉拉菲點陣陣晶系布拉菲點陣晶系布拉菲點陣三斜Triclinica≠b≠c，α≠β≠γ單斜Monoclinica≠b≠c，α=γ=90o≠β正交a≠b≠c，α=β=γ＝90o簡單三斜簡單單斜底心單斜簡單正交底心正交體心正交面心正交六方Hexagonala1=a2＝a3≠c，α=β＝90o，γ=120o菱方Rhombohedrala=b=c,α=β=γ≠90o四方（正方）Tetragonala=b≠c,α=β=γ＝90o立方Cubica=b=c，α=β=γ＝90o簡單六方簡單菱方簡單四方體心四方簡單立方體心立方面心立方底心單斜斜簡單三斜斜簡單單斜斜底心正交交簡單正交交面心正交交體心正交交簡單菱方方簡單六方方簡單四方方體心四方方簡單立方方體心立方方面心立方方4.晶晶體結(jié)結(jié)構(gòu)與空空間點陣陣二、晶向向指數(shù)和和晶面指指數(shù)（MillerIndicesofCrystallographicDirectionandPlanes）1．陣點點坐標晶向族<uvw>：具有有等同性性能的晶晶向歸并并而成；；（x1,y1,z1）,(x2,y2,z2)二點連連線的晶晶向指數(shù)數(shù)：[x2-x1,y2-y1,z2-z1]*指數(shù)看看特征，，正負看看走向求法：1）確確定坐坐標系2）過過坐標標原點，，作直線線與待求求晶向平平行；3）在在該直直線上任任取一點點，并確確定該點點的坐標標（x，，y，z）4）將將此值值化成最最小整數(shù)數(shù)u，v，w并并加以方方括號[uvw]即是。。（代表一一組互相相平行，，方向一一致的晶晶向）2.晶向向指數(shù)（（Orientationindex））晶面族{hkl}中的晶晶面數(shù)：：a）hkl三個數(shù)不不等，且且都≠0，則此此晶面族族中有b）hkl有兩個數(shù)數(shù)字相等等且都都≠0，，則有，，如如{112}c)hkl三個數(shù)相相等，則則有，d）hkl有一個為為0，應(yīng)應(yīng)除以2，則有有有二個為為0，應(yīng)應(yīng)除以22，則有求法：1）在在所求求晶面外外取晶胞胞的某一一頂點為為原點o，三棱棱邊為三三坐標軸軸x，y，z2）以以棱邊邊長a為為單位，，量出待待定晶面面在三個個坐標軸軸上的截截距；3）取取截距距之倒數(shù)數(shù)，并化化為最小小整數(shù)h，k，，l并加加以圓括括號（hkl）即即是。3.晶面面指數(shù)（IndicesofCrystallographicPlane）4.六方方晶系指指數(shù)（Indicesofhexagonalcrystalsystemorhexagonalindices）三坐標系系四四軸坐標標系a1，a2，ca1，a2，a3，c120°120°120°（hkil)i=-(h+k)[uvtw]t=-(u+v)5.晶帶帶（Crystalzone）所有相交交于某一一晶向直直線或平平行于此此直線的的晶面構(gòu)構(gòu)成一個個“晶帶””（crystalzone）此直線稱稱為晶帶帶軸（crystalzoneaxis），，所有的的這些晶晶面都稱稱為共帶帶面。晶帶軸[uvw]與該晶晶帶的晶晶面（hkl）之之間存在在以下關(guān)關(guān)系hu＋＋kv＋lw＝＝0——————晶帶定定律凡滿足此此關(guān)系的的晶面都都屬于以以[uvw]為晶晶帶軸的的晶帶則三個晶晶面同屬屬一個晶晶帶6．晶面面間距（Interplanarcrystalspacing）兩相鄰近近平行晶晶面間的的垂直距距離—晶晶面間距距，用dhkl表示從原點作作（hkl）晶面面的法線線，則法法線被最最近的（（hkl））面所交截截的距離離即是上述公式式僅適用用于簡單單晶胞,對于復(fù)復(fù)雜晶胞胞則要考考慮附加加面的影影響fcc當(dāng)當(dāng)（hkl））不為全全奇、偶偶數(shù)時，，有附加加面：通常低指指數(shù)的晶晶面間距距較大，，而高指指數(shù)的晶晶面間距距則較小小bcc當(dāng)h＋k＋l＝奇數(shù)時時，有附附加面：：六方晶系系立方晶系系：如{0001}面三、晶體的對對稱性crystallinesymmetrysymmetrizationofcrystals對稱性———晶體體的基本本性質(zhì)對稱稱元元素素（（symmetryelements））宏觀觀對對稱稱性性元元素素點群群（（pointgroup））——晶晶體體中中所所有有點點對對稱稱元元素素的的集集合合根據(jù)據(jù)晶晶體體外外形形對對稱稱性性，，共共有有32種種點點群群空間間群群（（spacegroup））——晶晶體體中中原原子子組組合合所所有有可可能能方方式式根據(jù)據(jù)宏宏觀觀、、微微觀觀對對稱稱元元素素在在三三維維空空間間的的組組合合，，可可能能存存在在230種種空空間間群群（（分分屬屬于于32種種點點群群））微觀觀對對稱稱性性四、、極極射射投投影影Stereographicprojection極射射投投影影原原理理（principle））參考考球球，，極極點點、、極極射射面面、、大大圖圖、、基基圖圖Wulff網(wǎng)（wullfnet））經(jīng)線線、、緯緯線線、、2o等分分沿赤赤道道線線沿基基圓圓讀讀數(shù)數(shù)只有有兩兩極極點點位位于于吳吳氏氏經(jīng)經(jīng)線線或或赤赤道道上上才才能能正正確確度度量晶晶面面、、晶晶向向間間夾夾角角標準準投投影影：：以以某某個個晶晶面面//投投影影面面作作出出極極射射投投影影圖圖。。（001））倒易易點點陣陣（（reciprocallattice））※2金金屬屬的的晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（CrystalStructureofMetals））體心心立立方方點點陣陣面心心立立方方點點陣陣密排排六六方方點點陣陣表2.5三三種種典典型型金金屬屬結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的晶晶體體學(xué)學(xué)特特點點晶胞胞中中的的原原子子數(shù)數(shù)（Numberofatomsinunitcell））點陣陣常常數(shù)數(shù)（latticeparameter））a，，c原子子半半徑徑（atomicradius））R配位位數(shù)數(shù)（coordinationnumber））N致密密度度（Efficiencyofspacefilling））軸比比（（axialratio））c/a堆垛垛（（Stacking））密排排結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)（（close-packedcrystalstructure））最密密排排面面(close-packedplaneofatoms)fcc{111}ABCABCABC············hcp{0001}ABABABAB············間隙隙（Interstice））四、、八八面面體體間間隙隙fcc，，hcp間間隙隙為為正正多多面面體體，，且且八八面面體體和和四四面面體體間間隙隙相相互互獨獨立立bcc間間隙隙不不是是正正多多面面體體，，四四面面體體間間隙隙包包含含于于八八面面體體間間隙隙之之中中tetrahedraloctahedralinterstice4.結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)缺缺陷陷點缺缺陷陷線缺缺陷陷面缺缺陷陷體缺缺陷陷點缺缺陷陷填隙隙原原子子（（或或離離子子））：：指指原原子子（（或或離離子子））進進入入正正常常格格點點位位置置之之間間的的間間隙隙位位置置，，成成為為填填隙隙原原子子（（離離子子））；；空位：：正常常結(jié)點點位置置出現(xiàn)現(xiàn)的原原子或或離子子空缺缺；雜質(zhì)原原子（（離子子）：：晶體體組分分以外外的原原子進進入晶晶格中中，即即為雜雜質(zhì)。。雜質(zhì)質(zhì)原子子可以以取代代晶體體中正正常格格點位位置上上的原原子（（離子子），，稱為為置換換原子子（離離子））；也也可進進入正正常格格點位位置之之間的的間隙隙位置置，成成為填填隙的的雜質(zhì)質(zhì)原子子（離離子））。點缺陷陷的名名稱無機非非金屬屬材料料中最最重要要也是是最基基本的的結(jié)構(gòu)構(gòu)缺陷陷是點點缺陷陷。根根據(jù)點點缺陷陷相對對于理理想晶晶格位位置的的偏差差狀態(tài)態(tài)，點點缺陷陷具有有不同同的名名稱：：填隙原原子（（或離離子））：指指原子子（或或離子子）進進入正正常格格點位位置之之間的的間隙隙位置置，成成為填填隙原原子（（離子子）；；空位：：正常常結(jié)點點位置置出現(xiàn)現(xiàn)的原原子或或離子子空缺缺；雜質(zhì)原原子（（離子子）：：晶體體組分分以外外的原原子進進入晶晶格中中，即即為雜雜質(zhì)。。雜質(zhì)質(zhì)原子子可以以取代代晶體體中正正常格格點位位置上上的原原子（（離子子），，稱為為置換換原子子（離離子））；也也可進進入正正常格格點位位置之之間的的間隙隙位置置，成成為填填隙的的雜質(zhì)質(zhì)原子子（離離子））。熱缺陷陷的定定義當(dāng)晶體體的溫溫度高高于絕絕對零零度時時，晶晶格內(nèi)內(nèi)原子子吸收收能量量，在在其平平衡位位置附附近熱熱振動動。溫溫度越越高，，熱振振動幅幅度加加大，，原子子的平平均動動能隨隨之增增加。。熱振振動的的原子子在某某一瞬瞬間可可以獲獲得較較大的的能量量，掙掙脫周周圍質(zhì)質(zhì)點的的作用用，離離開平平衡位位置，，進入入到晶晶格內(nèi)內(nèi)的其其它位位置，，而在在原來來的平平衡格格點位位置上上留下下空位位。這這種由由于晶晶體內(nèi)內(nèi)部質(zhì)質(zhì)點熱熱運動動而形形成的的缺陷陷稱為為熱缺缺陷。。熱缺陷陷類型型按照離離開平平衡位位置原原子進進入晶晶格內(nèi)內(nèi)的不不同位位置，，熱缺缺陷以以此分分為二類：：1.弗倫克克爾缺缺陷（Frenkel）離開平平衡位位置的的原子子進入入晶格格的間間隙位位置，，晶體體中形形成了了弗倫倫克爾爾缺陷陷。弗弗倫克克爾缺缺陷的的特點點是空空位和和間隙隙原子子同時時出現(xiàn)現(xiàn)，晶晶體體體積不不發(fā)生生變化化，晶晶體不不會因因為出出現(xiàn)空空位而而產(chǎn)生生密度度變化化。2.肖特基基缺陷陷（Schottky）離開平平衡位位置的的原子子遷移移至晶晶體表表面的的正常常格點點位置置，而而晶體體內(nèi)僅僅留有有空位位，晶晶體中中形成成了肖肖特基基缺陷陷。晶晶體表表面增增加了了新的的原子子層，，晶體體內(nèi)部部只有有空位位缺陷陷。肖肖特基基缺陷陷的特特點晶晶體體體積膨膨脹，，密度度下降降。線缺陷陷———位錯錯晶體內(nèi)內(nèi)部偏偏離周周期性性點陣陣結(jié)構(gòu)構(gòu)的一一維缺缺陷稱稱為線缺陷陷。晶體體中最重要要的一一種線線缺陷陷是位錯。位錯錯在晶晶體的的范性性與強強度、、斷裂裂、相變以以及其其他結(jié)結(jié)構(gòu)敏敏感性性問題題中起起著重重要作作用。。一、位位錯的的基本本類型型位錯是是晶體體結(jié)構(gòu)構(gòu)中的的一種種缺陷陷，也也可以以說是是原子子排列列的一一種特特殊組態(tài)態(tài)。位位錯最最簡單單、最最基本本的類類型是是“刃位錯錯”和““螺位錯錯”。刃位錯錯(棱棱位錯錯）螺位錯錯位錯線線的特特征1.滑滑移區(qū)區(qū)與未未滑移移區(qū)的的分界界線；；2.位位錯線線附近近原子子排列列失去去周期期性；；3.位位錯線線附近近原子子受應(yīng)應(yīng)力作作用強強，能能量高高，位位錯不不是熱熱運動動的結(jié)結(jié)果；；4.位位錯線線的幾幾何形形狀可可能很很復(fù)雜雜，可可能在在體內(nèi)內(nèi)形成成閉合合線，，可能能在晶晶體表表面露露頭，，不可可能在在體內(nèi)內(nèi)中斷斷。刃型位位錯的的特點點是位位錯線線垂直于滑移移矢量量b；螺型位位錯的的特點點是位位錯線線平行于滑移移矢量量b。b又稱為為伯格格斯（（Burgers）矢量量，它它的模模等于于滑移移方向上上的平平衡原原子間間距，，它的的方向向代表表滑移移方向向。除此之之外，，還存存在位位錯線線于滑滑移矢矢量既既不平平行又又不垂直直的混混合型型位錯錯，如如圖。。E處處位錯錯線與與滑移移矢量量平行，，是純純螺型型位錯錯，F(xiàn)處的的位錯錯線與與滑移移矢量量垂直直，是純?nèi)腥行臀晃诲e。。其余余位錯錯線與與滑移移矢量量既不不平行行又不不垂直，屬屬混合合型位位錯，，混合合位錯錯的原原子排排列介介于刃刃型位錯和和螺型型位錯錯之間間，可可以分分解為為刃型型位錯錯和螺螺型位位錯。面缺陷陷與體體缺陷陷晶體內(nèi)內(nèi)偏離離周期期性點點陣結(jié)結(jié)構(gòu)的的二維維缺陷陷稱為為面缺缺陷，，主要有有層錯錯、小小角晶晶界、、晶界界、相相界等等。晶晶體內(nèi)內(nèi)部偏離周周期性性點陣陣結(jié)構(gòu)構(gòu)的三三維缺缺陷稱稱為體體缺陷陷，主主要有有包裹體、、空洞洞、夾夾雜物物，第第二相相等。。一、層層錯層錯是是在密密排晶