[理學]第三章 晶體缺陷(文件)
【正文】 位錯。 、外表面 ：就是晶體的外表面，一般是指晶體與氣體 (氣相或液相 )的分界面。晶體的表面能在有些意義和大家已知液體表面張力是一樣的。 ：在 晶體形成的過程中，為了使系統(tǒng)的自由能最低，盡量降低表面的總能量，即 ΣσA最小。每種材料有特定的 x值下表面能最低，其中 x=，大多數(shù)的金屬材料是屬于粗糙表面； x值僅在 0或 1附近穩(wěn)定的稱為平滑表面，大多是非金屬材料?？煽闯墒且幌盗腥形诲e排列成墻，晶界中位錯排列愈密，則位向差愈大。這時兩側的晶體應處于某寫特定角度。然面晶粒的長大和晶界的平直化均需通過原子的擴散來實現(xiàn)，因此，隨著溫度升高和保溫時間的增長，均有利于這兩過程的進行。 (4) 在固態(tài)相變過程中，由于晶界能量較高且原子活動能力較大，所以新相易于在晶界處優(yōu)先形核。 孿晶界 孿晶：是指兩個晶體 (或一個晶體的兩部分 )沿一個公共晶面構成鏡面對稱的位向關系，這兩個晶體就稱為“孿晶”，此公共晶面就稱孿晶面。它是指成分相同、(晶體 )結構相同、有界面和其它部分分開的物質的均勻組成部分。 小結 名詞概念 單晶體與多晶體 晶粒與晶界 點缺陷 線缺陷 面缺陷 空位 位錯 柏氏矢量 刃型位錯和螺型位錯 滑移與攀移 內容要求 1. 定性說明晶體平衡時為什么存在一定的空位濃度。 。 3. 位錯滑移運動的條件及其結果。非共格界面類似大角度晶界，而完全的共格是困難的，共格面兩邊微少的差別可以用晶格的畸變來調整，界面兩邊差別不十分大時，將可以補充一定的位錯來協(xié)調，組成半共格界面。液體的表面是液相和氣相的分界面；晶體的表面是晶體和氣相 (或液相 )的分界面；兩個不同的固相之間的分界面也是相界面，在我們的課程中主要是指后者。 (5) 由于成分偏析和內吸附現(xiàn)象，特別是晶界富集雜質原子情況下，往往晶界熔點較低，故在加熱過程中，因溫度過高將引起晶界熔化和氧化，導致“過熱”現(xiàn)象產生。晶粒愈細，材料的強度愈高，這就是細晶強化；而高溫下則相反，因高溫下晶界存在一定的粘滯性，易位相鄰晶粒產生相對滑動。 界面能與結構的關系： 晶界的特性 (1)晶界處點陣畸變大，存在著晶界能。關于大角度晶界的結構說法不一，晶界可視為 2— 3(5)個原子的過渡層，這部分的原子排列盡管有其規(guī)律，但排列復雜，暫以相對無序來理解。 ： 晶界就是空間取向 (或位向 )不同的相鄰晶粒之間的分界面。例如 fcc結構的晶體自由生長就為 14面體。另一種設想為一完整的晶體，按某晶面為界切開成兩半，形成兩個表面，切開時為破壞原有的結合鍵單位面積所吸收的能量。計量單位為J/m2。為此，反應后各位錯的總能量應小于反應前各位錯的總能量。 晶體中出現(xiàn)層錯的幾率與層錯能有關，層錯能越高則幾率越小。 全位錯 ：柏氏矢量等于點陣矢量或其整數(shù)倍的位錯。其主要來源有； ①由于熔體中雜質原子在凝固過程中不均勻分布使晶體的先后凝固部分成分不同，從而點陣常數(shù)也有差異，可能形成位錯作為過渡； ②由于溫度梯度、濃度梯度、機械振動等的影響，致使生長著的晶體偏轉或彎曲引起相鄰晶塊之間有位相差，它們之間就會形成位錯； ③晶體生長過程中由于相鄰晶粒發(fā)生碰撞或因液流沖擊，以及冷卻時體積變化的熱應力等原因會使晶體表面產生臺階或受力變形而形成位錯。 薄膜透射電鏡觀察 將試樣減薄到幾十到數(shù)百個原子層 (500nm以下 )，利用透射電鏡進行觀察，可見到位錯線。 需要特別指出的是作用于位錯的力只是一種組態(tài)力，它不代表位錯附近原子實際所受到的力，也區(qū)別于作用在晶體上的力。所以位錯的線張力 T可近似地用下式表達： 作用在位錯上的力 在外切應力的作用下，位錯將在滑移面上產生滑移運動。 注意，這里當 r→0 時， τzθ → ∞，顯然與實際情況不符，這說明上述結果不適用位錯中心的嚴重畸變區(qū)。 (1) 割階與扭折 (2) 幾種典型的位錯交割 位錯的彈性性質 位錯的應力場 （ 1） 螺型位錯的應力場 因此，螺型位錯的應力場具有以下特點： (1)只有切應力分量，正應力分量全為零，這表明螺位錯不引起晶體的膨脹和收縮。位錯攀移需要熱激活，
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