金屬學(xué)與熱處理總復(fù)習(xí)(編輯修改稿)
2025-04-18 07:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 又稱為一維缺陷。位錯(cuò)是典型的線缺陷。 ? 面缺陷： 一個(gè)方向尺寸很小，另兩個(gè)方向尺寸較大，又稱二維缺陷。如晶粒間界、晶體表面、層錯(cuò)等。 ? 體缺陷： 如果在三維方向上尺度都較大，那么這種缺陷就叫體缺陷，又稱三維缺陷。如沉淀相、空洞等。 缺陷的分類 25 ? 間隙原子：原子進(jìn)入晶格中正常結(jié)點(diǎn)之間的間隙位置，成為間隙原子或稱填隙原子。 ? 空位：正常結(jié)點(diǎn)沒有被原子或離子所占據(jù)，成為空結(jié)點(diǎn)，稱為空位。 點(diǎn)缺陷的分類 26 ?弗倫克爾缺陷 ： 在晶格內(nèi)原子熱振動(dòng)時(shí)，一些能量足夠大的原子離開平衡位置后，進(jìn)入晶格點(diǎn)的間隙位置，變成間隙原子，而在原來的位置上形成一個(gè)空位，這種缺陷稱為弗倫克爾缺陷。 ?肖特基缺陷 ：如果正常格點(diǎn)上的原子，熱起伏過程中獲得能量離開平衡位置，跳躍到晶體的表面，在原正常格點(diǎn)上留下空位，這種缺陷稱為肖特基缺陷。 弗倫克爾缺陷 肖特基缺陷 根據(jù)產(chǎn)生缺陷的原因來劃分 27 點(diǎn)缺陷對材料性能的影響 ?點(diǎn)缺陷的存在使晶體體積膨脹 ， 密度減小 。 ?點(diǎn)缺陷引起電阻的增加 ， 這是由于晶體中存在點(diǎn)缺陷時(shí) ，對傳導(dǎo)電子產(chǎn)生了附加的電子散射 ， 使電阻增大 。 ?空位對金屬的許多過程有著影響 ， 特別是對高溫下進(jìn)行的過程起著重要的作用 。 ?金屬的擴(kuò)散 、 高溫塑性變形的斷裂 、 退火 、 沉淀 、 表面化學(xué)熱處理 、 表面氧化 、 燒結(jié)等過程都與空位的存在和運(yùn)動(dòng)有著密切的聯(lián)系 。 ?過飽和點(diǎn)缺陷 （ 如淬火空位 、 輻照缺陷 ） 還提高了金屬的屈服強(qiáng)度 。 28 ? 晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線垂直于滑移方向，則會(huì)存在一多余半排原子面，使此處上下兩部分晶體產(chǎn)生原子錯(cuò)排，這種晶體缺陷稱為 刃型位錯(cuò) 。 ? 多余半排原子面在滑移面上方的稱 正刃型位錯(cuò) ，記為 “ ┻ ” ；相反，半排原子面在滑移面下方的稱 負(fù)刃型位錯(cuò) ，記為“ ┳ ” 。 符號中水平線代表滑移面，垂直線代表半個(gè)原子面。 線缺陷 29 ? 刃型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)特征 ? 有一額外的半原子面，分正和負(fù)刃型位錯(cuò)； ? 可理解為是已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線，可是直線也可是折線和曲線，但它們必與滑移方向和滑移矢量垂直； ? 只能在同時(shí)包含有位錯(cuò)線和滑移矢量的滑移平面上滑移； ? 位錯(cuò)周圍點(diǎn)陣發(fā)生彈性畸變，有切應(yīng)變，也有正應(yīng)變； ? 位錯(cuò)畸變區(qū)只有幾個(gè)原子間距，是狹長的管道，故是線缺陷 。 30 ? 晶體中已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線（即位錯(cuò)線）若平行于滑移方向，則在該處附近原子平面已扭曲為螺旋面，這種晶體缺陷稱為 螺型位錯(cuò) 。 ? 符合右手法則的稱 右螺旋位錯(cuò) ；符合左手法則的稱為 左螺旋位錯(cuò) 。 C B A D A B C 31 ? 螺型位錯(cuò)的結(jié)構(gòu)特征 ? 無額外的半原子面，原子錯(cuò)排程軸對稱，分右旋和左旋螺型位錯(cuò)； ? 一定是直線，與滑移矢量平行，位錯(cuò)線移動(dòng)方向與晶體滑移方向垂直； ? 滑移面不是唯一的，包含螺型位錯(cuò)線的平面都可以作為它的滑移面； ? 位錯(cuò)周圍點(diǎn)陣也發(fā)生彈性畸變，但只有平行于位錯(cuò)線的切應(yīng)變而無正應(yīng)變，即不引起體積的膨脹和收縮； ? 位錯(cuò)畸變區(qū)也是幾個(gè)原子間距寬度，同樣是線位錯(cuò)。 32 位錯(cuò)的基本幾何性質(zhì) ? 位錯(cuò)是一條細(xì)長的管狀缺陷區(qū)，區(qū)內(nèi)的原子嚴(yán)重地錯(cuò)排。 ? 位錯(cuò)可以看成是局部滑移或局部位移區(qū)的邊界。 ? b與 ξ之間的關(guān)系確定了三類位錯(cuò)。 b的大小決定了位錯(cuò)中心區(qū)的原子錯(cuò)配度和周圍晶體的彈性形變，決定了能量大小。 ? 位錯(cuò)線必須是連續(xù)的。它或者起至于晶體表面（或晶界），或形成封閉回路（位錯(cuò)環(huán)），或者在結(jié)點(diǎn)處和其他位錯(cuò)相連。 ? 刃位錯(cuò)的 ξ b向上為正，反之為負(fù)（右手法則）。螺位錯(cuò)的 ξ與 b同向?yàn)橛衣菪?，反向?yàn)樽舐菪汀? ? b的最重要性質(zhì)是守恒性，即一條位錯(cuò)線只有一個(gè) b。 33 ? 表征位錯(cuò)線的性質(zhì)：根據(jù) b與位錯(cuò)線的取向關(guān)系可確定位錯(cuò)線性質(zhì) 。 ? b表征了總畸變的積累：圍繞一根位錯(cuò)線的柏氏回路任意擴(kuò)大或移動(dòng) ， 回路中包含的點(diǎn)陣畸變量的總累和不變 ， 因而由這種畸變總量所確定的柏氏矢量也不改變 。 ? b表征了位錯(cuò)強(qiáng)度：同一晶體中 b大的位錯(cuò)具有嚴(yán)重的點(diǎn)陣畸變 ， 能量高且不穩(wěn)定 。 ? 用柏氏矢量可以表示晶體滑移的方向和大小。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致晶體滑移時(shí)，滑移量大小即柏氏矢量 b，滑移方向即為柏氏矢量的方向。 柏氏矢量 b的物理意義 34 晶體表面結(jié)構(gòu)與晶體內(nèi)部不同，由于表面是原子排列的終止面，另一側(cè)無固體中原子的鍵合，其配位數(shù)少于晶體內(nèi)部，導(dǎo)致表面原子偏離正常位置，并影響了鄰近的幾層原子，造成點(diǎn)陣畸變，使其能量高于
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