www.100xuexi.com圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台第7章晶体缺陷7.1复习笔记一、点缺陷1．空位与间隙原子（1）空位空位是指一些原子的能量大到足以克服周围原子对它的束缚作用，就可能脱离其原来的平衡位置而迁移到别处，结果在原来晶格结点的位置上出现了空结点。（2）间隙原子间隙原子是指处于晶格间隙位置的原子。（3）肖特基缺陷肖特基缺陷是指离开平衡位置的原子迁移到晶体的表面上，并在内部留下空位，形成的缺陷。（4）弗兰克尔（Frankel）缺陷弗兰克尔缺陷是指离开平衡位置的原子迁移到晶体点阵的间隙中，形成的缺陷2．点缺陷的平衡浓度（1）晶体中的点缺陷①一方面造成点阵畸变，使晶体的内能升高，增大了晶体的热力学不稳定性；②另一方面，由于增大了原子排列的混乱程度，并改变了其周围原子的振动频率，又使晶体的熵值增大。（2）空位的平衡浓度1/224www.100xuexi.com圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台式中，A＝exp（ΔSV/k），是由振动熵决定的系数，一般约在1～10之间。将上式里指数的分子和分母各乘以阿伏伽德罗常数N0（=6.023×1023），则上可改写为式中，Qf=N0Ef，为形成空位的激活能，即形成1mol空位所需做的功，单位为J／mol；R=KN0，为气体常数，其值为8.31J／mol·K。（3）间隙原子的平衡浓度式中，A′也是由振动熵决定的系数。3．点缺陷的移动湮没，又称复合，是指在运动过程中，当间隙原子与一个空位相遇时，它将落入这个空位，而使两者都消失的过程。4．过饱和点缺陷（1）在常温晶体中，点缺陷的浓度很小。然而，可以通过许多途径（如淬火、辐照、塑性变形等方法）在晶体中产生大量非平衡的点缺陷，形成过饱和点缺陷。（2）从高温急冷（淬火），则在高温时处于平衡浓度的空位将来不及消亡而被“冻结”下来，可大部分保留到低温，使晶体中的空位数远远超出该温度时的平衡浓度，通常将这样获得的过饱和空位称为淬火空位。5．点缺陷对金属性能的影响（1）点缺陷的存在使晶体体积膨胀，密度减小；（2）点缺陷引起电阻的增加；2/224www.100xuexi.com圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台（3）过饱和点缺陷（如淬火空位、辐照缺陷）提高了金属的剧服强度。二、位错的基本知识1．位错的基本慨念（1）位错位错又称差排，在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。（2）临界分切应力当沿着某一滑移系统的切应力达到一定的临界值时，滑移才开始进行，这个必要的切应力，被称为临界分切应力，即晶体的切变强度。2．位错类型和柏氏矢量两种最基本也是最重要的位错形态，即刃型位错和螺型位错，以及介于它们之间的混合型位错。（1）刃型位错a．位错线与滑移方向垂直的位错称为刃型位错。b．把多余半原子面位于滑移面上部的刃型位错称为正刃型位错，用符号“┸”表示；反之，称为负刃型位错，用符号“┰”表示。（2）柏格斯矢量柏格斯矢量，又称柏氏矢量，是指描述位错的各种行为的矢量。3/224www.100xuexi.com圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台图7-1刃型位错柏氏矢量的确定①柏氏矢量的确定步骤a．在实际晶体的好区中，从任一原子出发，围绕位错（避开位错线）以一定的步数作闭合回路；b．在完整晶体中按同样的方向和步数作相同的回路，该回路并不封闭；c．由完整晶体中回路的终点向始点引一矢量b，使该回路闭合，这个矢量就是实际晶体中位错的柏氏矢量。②柏氏矢量的物理意义柏氏矢量是一个反映位错引起的点阵畸变大小的物理量。该矢量的模丨b丨表示畸变的程度，称为位错的强度。③柏氏矢量的守恒性a．各个位错柏氏矢量的和恒等于原位错的柏氏矢量，即b．一条位错线具有唯一的柏氏矢量；4/224www.100xuexi.com圣才电子书十万种考研考证电子书、题库视频学习平台c．柏氏矢量之和为零，∑bs＝0。④柏氏矢量的表示方法方向用晶向指数表示，在括号外写上适宜的数字表明柏氏矢量的模。a．立方晶系中位错的柏氏矢量b．柏氏矢量的模（3）螺型位错①螺型位错是指晶体滑移的方向与位错线平行，并移动了一个原子间距而后胶合产生的位错。②螺型位错的柏氏矢量，按作柏氏回路的方法加以确定。（4）混合型位错位错线既不垂直也不平行于滑移矢量，其中每一小段位错线都可分解为刃型和螺型两个分量。三、位错的运动1．位错的滑移（1）刃型位错①在滑移时，刃型位错的移动方向与位错线相垂直，即与其柏氏矢量相一致；②刃型位错的滑移面应是由位错线与其柏氏矢量所构成的平面。（2）螺型位错5/224
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