材料科學(xué)基礎(chǔ)點(diǎn)缺陷

第七講

第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷內(nèi)容：晶體缺陷種類點(diǎn)缺陷1第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷第三章案例討論：工程上大量使用形變加工的方法改善金屬材料的強(qiáng)度及其它性能，從材料晶體結(jié)構(gòu)的角度設(shè)想其中的原理。2理想晶體和實(shí)際晶體理想晶體：即原子或分子在空間呈絕對規(guī)則的排列。實(shí)際晶體：晶體的某些區(qū)域總是存在原子或分子的不規(guī)則排列。晶體缺陷的影響：晶體缺陷對晶體的性能和物理化學(xué)變化(如強(qiáng)度、塑性、擴(kuò)散、固態(tài)相變等)都有著重大影響第三章3維納斯“無臂”之美更深入人心晶體缺陷賦予材料豐富內(nèi)容第三章第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

原子的不規(guī)則排列產(chǎn)生晶體缺陷。晶體缺陷在材料組織控制（如擴(kuò)散、相變）和性能控制（如材料強(qiáng)化）中具有重要作用。晶體缺陷：實(shí)際晶體中與理想點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差的區(qū)域。點(diǎn)缺陷：在三維空間各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、間隙原子、異類原子等。線缺陷：在兩個方向上尺寸很小，而另一個方向上尺寸較大的缺陷。主要是位錯。面缺陷：在一個方向上尺寸很小，在另外兩個方向上尺寸較大的缺陷。如晶界、相界、表面等。第三章5第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷一點(diǎn)缺陷1點(diǎn)缺陷的類型（1）空位：肖脫基空位－離位原子進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或表面。弗蘭克爾空位－離位原子進(jìn)入晶體間隙。（2）間隙原子：位于晶體點(diǎn)陣間隙的原子。（3）置換原子：位于晶體點(diǎn)陣位置的異類原子。第三章第一節(jié)點(diǎn)缺陷6第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷一點(diǎn)缺陷第三章第一節(jié)點(diǎn)缺陷(c)2003Brooks/ColePublishing/ThomsonLearning7第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷一點(diǎn)缺陷肖脫基空位弗蘭克爾空位第三章第一節(jié)點(diǎn)缺陷8點(diǎn)缺陷的形成構(gòu)成晶體的所有原子總是以其平衡位置為中心進(jìn)行熱振動原子熱振動的平均能量與晶體所處的溫度有關(guān)，溫度越高，平均能量越大。當(dāng)溫度一定時，原子熱振動的平均能量是一定的但是各原子在同一瞬間的熱振動能量并不相同，面且同一原子在不同瞬間的能量也不相同，也就是說各原子的能量總是處于不斷起伏變化之中，這種現(xiàn)象稱為能量起伏．由于能量起伏，總有一些原子的能量大到足以克服周圍原子對它的束縛，就有可能遷移到別處，這樣在原來的平衡位置上出現(xiàn)空結(jié)點(diǎn)，稱為“空位”。第三章9其它點(diǎn)缺陷晶體中的點(diǎn)缺陷除了包括空位、間隙原子、置換原子外，還包括由這些基本點(diǎn)缺陷組成的三維方向上的尺寸都很小的復(fù)雜缺陷，例如空位對或空位片等．10點(diǎn)缺陷對晶體結(jié)構(gòu)的影響

空位和間隙原子都將使周圍原子間作用力失去平衡，點(diǎn)陣產(chǎn)生彈性畸變，形成應(yīng)力場，引起晶體內(nèi)能升高。點(diǎn)缺陷形成能：點(diǎn)缺陷的引入使得晶體內(nèi)能升