材料科學基礎 第3章 晶體缺陷 小結

晶體缺陷小結點缺陷pointdefects

空位

間隙原子置換原子肖脫基空位

弗蘭克缺陷

熱平衡點缺陷過飽和的點缺陷改變外部條件在一定溫度下具有一定的平衡濃度點缺陷的運動：

空位和間隙原子不斷的產生和復合，自擴散則空位在T溫度時的空位平衡濃度C為：

其中，k為波爾茲曼常數(shù)（1.38x10-23J/K或8.62x10-5

ev/K)類似地，間隙原子平衡濃度C’

：

ExampleProblemCalculatetheequilibriumnumberofvacanciespercubicmeterforcopper（Cu）at1000oC.Theenergyforvacancyformation（Ev）is0.9eV/atom;theatomicweight（MCu）anddensity（）(at1000oC)forcopperare63.5g/moland8.4g/cm3,respectively.Solution:

根據(jù)空位平衡濃度公式C=n/N=Aexp(-Ev/kT)每立方米銅中的空位數(shù)（1000oC即1273K）為n=Nexp(-Ev/kT)=2.2x1025vacancies/m3其中k為Boltzman’sconstant（1.38x10-23J/K或8.62x10-5

ev/K)(按A=1考慮）線缺陷lineardefects

位錯

刃型位錯螺型位錯

特點混合位錯

刃型位錯：存在一個多余半原子面位錯線與b垂直，滑移面只有一個即有切應變，又有正應變螺型位錯：不存在一個多余半原子面位錯線與b平行，滑移面可以多個只有切應變滑移攀移位錯的運動滑移的特點1)刃型：滑移的切應力方向與位錯線垂直，而螺型：滑移的與位錯線平行；

2)刃型和螺型，位錯的運動方向與位錯線垂直；（b方向代表晶體的滑移方向）

3)刃：滑移方向與位錯運動方向一致，螺：滑移方向與位錯運動方向垂直；

4)位錯滑移的切應力方向與b一致；位錯滑移后，滑移面兩側晶體的相對位移與柏氏矢量一致。5)對螺型位錯，還存在交滑移和雙交滑移。攀移：只對刃型位錯而言，通過原子或空位的擴散來實現(xiàn)的位錯的交割扭折割階bacddcba刃型位錯螺型位錯特點位錯的彈性性質：

應力場：刃型位錯、螺型位錯彈性畸變能：正比于b2位錯的存在使晶體處于高能的不穩(wěn)定狀態(tài)，位錯線有盡量變直和縮短其長度的趨勢作用在位錯上的作用力：F=tb位錯上的線張力

=Gb/2rr為曲率半徑點缺陷的存在會阻礙位錯運動，增加金屬及合金塑性變形的抗力位錯之間的交換作用力位錯的生成和增殖：位錯源、增殖機理：Frank-Readresource實際晶體結構中的位錯

單位位錯、全位錯、不全位錯（肖克萊不全位錯、弗蘭克不全位錯）堆垛層錯位錯反應：幾何條件、能量條件擴展位錯：全位錯分解為兩個不全位錯+一個堆垛層錯面缺陷Interfacialdefects

外表面界面晶界孿晶界相界堆垛層錯小角度晶界大角度晶界共格半共格非共格對稱傾斜不對稱傾斜扭轉重合位置點陣思考題1、解釋以下基本概念肖脫基空位、弗侖克爾空位、刃型位錯、螺型位錯、柏氏矢量、位錯密度、位錯的滑移及攀移、弗蘭克-瑞德源、位錯反應、擴展位錯、表面能、界面能、重整位置點陣、失配度、對稱傾側晶界、非共格晶界。2、計算Fe在850o時，每立方米體積中的空位數(shù)。已知Fe在850o時的空位形成能、密度及原子重量分別為1.08eV/atom、7.65g/cm3、55.85g/mol。A=13、如圖，在晶體的滑移面上有一柏氏矢量為b的位錯環(huán)，并受到均勻切應力和正應力s的作用。（1）分析該位錯環(huán)各段位錯的結構類型；（2）在的作用下，該位錯環(huán)將如何運動？（3）在s的作用下，位錯環(huán)將如何運動？（1）AB:右螺型；BC：正刃型；

CD：左螺型；DA：負刃型（2）在的作用下，位錯環(huán)上部分晶體將不斷沿著x軸方向（即b的方向）運動，下部分晶體則反向（沿-x軸方向）運動。這種運動必然伴隨著位錯環(huán)的各邊向環(huán)的外側運動，即AB、BC、CD和DA四段位錯分別沿著-z、x、z和-x軸方向運動，從而導致位錯環(huán)擴大。（3）在s的作用下，在滑移面上方的BC位錯的半原子面和在滑移面下方的DA位錯的半原子面將擴大，即BC位錯沿-y軸運動，DA位錯沿y軸運動。而AB和CD為螺型位錯，不運動。ABCD>>>>bttssxyzo4、面心立方晶體中，在（111）面上的單位位錯在（111）面上分解為兩個肖克萊不全位錯，請寫出該位錯反應，5、判斷下列位錯反應能否進行？若能進行，試在晶胞上作出矢量圖。能進行能進行能量相等，不能進行反應后能量增加，不能進行6、試分析在（111）面上運動的柏氏矢量為的螺型位錯受阻時，能否通過交滑移轉移到面中的某個面上繼續(xù)運動？為什么？（111）面與面