[理學]第三章晶體缺陷-wenkub
2023-04-06 02:14:27 本頁面
【正文】 空位的形成能 Ev： 空位的出現(xiàn)破壞了其周圍的結(jié)合狀態(tài)，因而造成局部能量的升高，由空位的出現(xiàn)而高于沒有空位時的那一部分能量稱為“空位形成能”。 、點缺陷的形成 點缺陷通常有三種類型： 1) 空位： 在晶格結(jié)點位置應(yīng)有原子的地方空缺，這種缺陷稱為 “ 空位 ” 。 晶體缺陷按范圍分類： 1. 點缺陷 在三維空間各方向上尺寸都很小，在原子尺寸大小的晶體缺陷。第三章 晶體缺陷 點缺陷 線缺陷 位錯的基本類型和特征 柏氏矢量 位錯的運動 位錯的彈性性質(zhì) 位錯的生成與增殖 位錯與晶體缺陷的相互作用 實際晶體中的位錯 表面及界面 外表面 晶界和亞晶界 相界 晶體中的缺陷概論 晶體缺陷： 即使在每個晶粒的內(nèi)部，也并不完全象晶體學中論述的 (理想晶體 )那樣，原子完全呈現(xiàn)周期性的規(guī)則重復(fù)的排列。 2. 線缺陷 在三維空間的一個方向上的尺寸很大 (晶粒數(shù)量級 )，另外兩個方向上的尺寸很小 (原子尺寸大小 )的晶體缺陷。 2）間隙原子： 在晶格非結(jié)點位置，往往是晶格的間隙，出現(xiàn)了多余的原子。 、點缺陷對材料性能的影響 原因： 無論那種點缺陷的存在，都會使其附近的原子稍微偏離原結(jié)點位置才能平衡，即造成小區(qū)域的晶格畸變。 4) 改變材料的力學性能 空位移動到位錯處可造成刃位錯的攀移，間隙原子和異類原子的存在會增加位錯的運動阻力。 空位的出現(xiàn)提高了體系的熵值 在一摩爾的晶體中如存在 n個空位，晶體中有 N= 1023個晶格位置，這是空位的濃度為 x=n/N，系統(tǒng)熵值為： 平衡空位濃度 體系的自由能最低時，晶體處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，晶體中存在的空位濃度。過飽和空位的存在是一非平衡狀態(tài)，有恢復(fù)到平衡態(tài)的熱力學趨勢，在動力學上要到達平衡態(tài)還要一時間過程。 (2)刃型位錯線可理解為晶體中己滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線。 (4)晶體中存在刃型位錯之后，位錯周圍的點陣發(fā)生彈性畸變，既有切應(yīng)變，又有正應(yīng)變。 螺型位錯 參看南昌第一章動畫 螺型位錯具有以下特征： (1)螺型位錯無額外半原子面，原子錯排是呈軸對稱的。凡是包含螺型位錯線的平面都可以作為它的滑移面。 混合位錯 伯氏矢量 確定方法： 首先在原子排列基本正常區(qū)域作一個包含位錯的回路，也稱為柏氏回路，這個回路包含了位錯發(fā)生的畸變。在專門的位錯理論中還會糾正。 (1) 柏氏矢量是一個反映位錯周圍點陣畸變總累積的物理量。 （ 3）一根位錯線具有唯一的柏氏矢量。 位錯運動的兩種基本形式：滑移和攀移 1. 位錯的滑移 刃型位錯的滑移運動：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當應(yīng)力 足夠大時，有使晶體上部向右發(fā)生移動的趨勢。假如晶體中有一螺型位錯，顯然位錯在晶體中向后發(fā)生移動，移動過的區(qū)間右邊晶體向下移動一柏氏矢量。 ② 晶體兩部分的相對移動量決定于柏氏矢量的大小和方向，與位錯線的移動方向無關(guān)。 位錯滑移：“守恒運動”。只要 r一定， τzθ就為常數(shù)。為了降低能量，位錯線有力求縮短的傾向，故在位錯線上存在一種使其變直的線張力 T。 利用虛功原理可以導出這個作用在位錯上的力。 滑移力，攀移力 位錯間的交互作用 a、兩平行螺型位錯的交互作用 b、兩平行刃型位錯間的交互作用 位錯的生成與增殖 位錯的密度 位錯在晶體表面的露頭 拋光后的試樣在侵蝕時，由于易侵蝕而出現(xiàn)侵蝕坑，其特點是坑為規(guī)則的多邊型且排列有一定規(guī)律。 穿過單位面積的位錯線數(shù)目： 式中 l為每根位錯線的長度； n為在面積 A中所見到的位錯數(shù)目。 (3) 晶體內(nèi)部的某些界面 (如第二相質(zhì)點、李晶、晶界等 )和微裂紋的附近，由于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的作用，往往出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，當此應(yīng)力高至足以使該局部區(qū)域發(fā)生滑移時，就在該區(qū)域產(chǎn)生位錯。 不全位錯（或部分位錯） ：把柏氏矢量不等于點陣矢量的整數(shù)倍的位錯，不全位錯滑移后原子排列規(guī)律發(fā)生變化。 3．不全位錯 在面心立方晶體中，有兩種重要的不全位錯：肖克利 (shockley)不全位錯和弗蘭克（ Frank）不全
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