【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 比肖脫基缺陷少的多?？瘴慌c間隙的形成離開(kāi)平衡位置的原子有四個(gè)去處：1. 一是遷移到晶體表面或晶界的位置上，而使晶體內(nèi)部留下空位（Schottky缺陷）2. 二是擠出點(diǎn)陣的間隙位置，而在晶體中同時(shí)形成數(shù)目相等的空位和間隙原子（Frenkel缺陷）3. 跑到其他空位上使空位消失或移位（空位遷移）。4. 空位和間隙原子相遇，兩缺陷同時(shí)消失。異類(lèi)原子造成的點(diǎn)缺陷置換式：兩種原子半徑相當(dāng)間隙式：異類(lèi)小半徑原子特點(diǎn)：無(wú)論哪一類(lèi)點(diǎn)缺陷，都會(huì)造成其附近的晶格畸變。在缺陷周?chē)a(chǎn)生彈性應(yīng)力場(chǎng)，體系內(nèi)能升高。由于離子平衡的電中性要求：肖脫基缺陷：同時(shí)移去一個(gè)正離子和一個(gè)負(fù)離子。弗蘭克爾缺陷：尺寸較小的離子擠入同號(hào)離子的位置，形成間隙離子和空位對(duì)。對(duì)于正負(fù)離子尺寸差異較大、結(jié)構(gòu)配位數(shù)較低的離子晶體，小離子進(jìn)入相鄰間隙的難度并不大，所以弗蘭克爾缺陷是常見(jiàn)點(diǎn)缺陷。對(duì)于結(jié)構(gòu)配位數(shù)高，排列緊密的晶體，則肖脫基缺陷比較重要，而弗蘭克爾缺陷比較難形成。點(diǎn)缺陷是由熱振動(dòng)引起的，是一種熱力學(xué)的平衡缺陷。一方面造成點(diǎn)陣畸變，使晶體的內(nèi)能升高，降低了晶 體的熱力學(xué)穩(wěn)定性； 另一方面由于增大了原子排列的混亂程度，并改變了 其周?chē)拥恼駝?dòng)頻率，引起組態(tài)熵和振動(dòng)熵的改變， 使晶體熵值增大，增加了晶體的熱力學(xué)穩(wěn)定性。這兩個(gè)相互矛盾的因素使得晶體中的點(diǎn)缺陷在一定的 溫度下有一定的平衡濃度。本征點(diǎn)缺陷：沒(méi)有外來(lái)雜質(zhì)時(shí)，由組成晶體的基體原子 的排列錯(cuò)誤而形成的點(diǎn)缺陷。例如：由于溫度升高引起的晶格原子的熱振動(dòng)起伏產(chǎn)生的空位和間隙原子等是典型的本征點(diǎn)缺陷，他們的數(shù)目依賴(lài)于溫度，也稱(chēng)熱缺陷。非本征點(diǎn)缺陷：由于雜質(zhì)原子的引入而引起的缺陷。（1） 空位和間隙原子的生成能越大，其出現(xiàn)的幾率 越??； v（2） 溫度越高，產(chǎn)生空位和間隙原子數(shù)越多但在有些情況下 ，晶體中點(diǎn)缺陷濃度可高于平衡濃度，稱(chēng)為過(guò)飽和點(diǎn)缺陷，或非平衡點(diǎn)缺陷。獲得過(guò)飽和點(diǎn)缺陷的方法有以下幾種：1. 高溫淬火2. 冷加工3. 輻照點(diǎn)缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)和性能的影響結(jié)構(gòu)：無(wú)論哪種點(diǎn)缺陷的存在，都會(huì)使其附近的原子稍微偏離原結(jié)點(diǎn)位置才能平衡，即造成小區(qū)域的晶格畸變。性能：提高材料的電阻加速原子的擴(kuò)散遷移密度、比容減小力學(xué)性能：強(qiáng)度提高，塑性下降蠕變：形成其他晶體缺陷：線缺陷（line defect）線缺陷是指晶體中二維尺度方向很小但在第三維尺度方向上較大的一種缺陷。位錯(cuò)（dislocation）是理想空間點(diǎn)陣中存在的一種最典型的線缺陷。刃型位錯(cuò)滑移區(qū)一般把多出的半原子面在滑移面上邊的稱(chēng)為正刃 型位錯(cuò)，用記號(hào)“┴”表示；而把多出在下邊的稱(chēng) 為負(fù)刃型位錯(cuò)，用記號(hào)“┬”表示。 刃型位錯(cuò)位錯(cuò)線EF與滑移矢量垂直，滑移 面是位錯(cuò)線EF和滑移矢量所構(gòu)成唯一平面。 位錯(cuò)在其他面上不能滑移螺型位錯(cuò)BC為已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，即位錯(cuò)線。 在BC線和aa39。線間的原子失去正常相鄰關(guān)系，連接則 成了一個(gè)螺旋路徑，該路徑所包圍的呈長(zhǎng)管狀原子排 列紊亂區(qū)即成螺型位錯(cuò)。，螺型位錯(cuò)有左、右之分。 v右手法則：即以右手拇指代表螺旋的前進(jìn)方向，其 余四指代表螺旋的旋轉(zhuǎn)方向。 v凡符合右手定則的稱(chēng)為右螺型位錯(cuò)；符合左手定則 的則稱(chēng)為左螺型位錯(cuò)。 ，原子錯(cuò)排是呈軸對(duì)稱(chēng)的。 v2. 螺位錯(cuò)線與滑移矢量平行，故一定是直線，且位 錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶體滑移方向互相垂直。 3. 純螺位錯(cuò)滑移面不唯一的。凡包含螺型位錯(cuò)線的 平面都可為其滑移面，故有無(wú)窮個(gè)，但滑移通常在 原子密排面上，故也有限，但只有平行于 位錯(cuò)線的切應(yīng)變。 ，隨離位錯(cuò)線距離的增加而 急劇減少，故它也是包含幾個(gè)原子寬度的線缺陷。 ，所有原來(lái)與位錯(cuò)線相垂直的晶面 ，都將由平面變成以位錯(cuò)線為中心軸的螺旋面。位錯(cuò)線不能在晶體內(nèi)部 中斷。 v位錯(cuò)線：只能或者連接晶體表面(包括晶界)，或者連 接于其它位錯(cuò)，或者形成封閉的位錯(cuò)環(huán)。 伯氏矢量：表示位錯(cuò)區(qū)原子的畸變特征，包括畸變的位置和畸變的程度。用表示伯格斯回路確定：先人為確定位錯(cuò)的方向（一般規(guī)定位錯(cuò)線垂直紙面時(shí)， 由紙面向外為正）。 按右手法則做柏氏回路，右手大拇指指位錯(cuò)正方向，回路方向按右手螺旋方向確定。從實(shí)際晶體中任一原子M出發(fā)，避開(kāi)位錯(cuò)附近的嚴(yán)重畸變區(qū)作一閉合回路MNOPQ（不能經(jīng)過(guò)位錯(cuò)的中心區(qū)），回路的每一步連結(jié)相鄰原子。按同樣方法在完整晶體中做同樣回路，步數(shù)，方向與上述回路一致，這時(shí)終點(diǎn)Q和起點(diǎn)M不重合，由終點(diǎn)Q到起點(diǎn)M引一矢量QM 即為伯氏矢量b。柏氏矢量與起點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)，也與路徑無(wú)關(guān)。刃型位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線垂直螺型位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)線平行 柏氏矢量的確定取決于觀察方向柏氏矢量（b）的物理意義與特征1. 表征了位錯(cuò)周?chē)c(diǎn)陣畸變總積累2. 表征了位錯(cuò)強(qiáng)度 b的模稱(chēng)為。3. 位錯(cuò)的許多性質(zhì) 如能量，應(yīng)力場(chǎng)，位錯(cuò)受力等，也表示出晶體滑移的大小和方向。4. 利用柏氏矢量b與位錯(cuò)線的關(guān)系，判定位錯(cuò)類(lèi)型。類(lèi)型柏氏矢量位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向晶體滑移方向切應(yīng)力方向滑移面?zhèn)€數(shù)刃垂直于位錯(cuò)線垂直于位錯(cuò)線本身與b一致與b一致唯一螺平行于位錯(cuò)線垂直于位錯(cuò)線本身與b一致與b一致多個(gè)混合與位錯(cuò)線成一定角度垂直于位錯(cuò)線本身與b一致與b一致5. 刃型位錯(cuò)正、負(fù)號(hào)用右手法則判定：1） 即以右手拇指、食指和中指構(gòu)成一直角坐標(biāo)； v2） 以食指－指向位錯(cuò)線方向，中指－指向柏氏矢量b方向 ，則拇指代表多余半原子面方向。 3） 多余半原子面在上稱(chēng)正刃型位錯(cuò)，反之為負(fù)刃型位錯(cuò)。柏氏矢量 b守恒性： 柏氏矢量與回路起點(diǎn)選擇、具體途徑、大小無(wú)關(guān)，或 在柏氏回路任意擴(kuò)大和移動(dòng)，只要不與原位錯(cuò)或其他 位錯(cuò)相遇，畸變總累積不變，其柏氏矢量是唯一的（ 守恒性）。推論1：一根不分叉的任何形狀的位錯(cuò)只有一個(gè)柏氏矢量。一個(gè)位錯(cuò)環(huán)只有一個(gè)柏氏矢量。推論2： 相交于一點(diǎn)的各位錯(cuò)，同時(shí)指向結(jié)點(diǎn)或離開(kāi)結(jié)點(diǎn)時(shí)，各位錯(cuò)的柏氏矢量b之和等于0。（幾根位錯(cuò)相遇于一點(diǎn)，朝向節(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)柏氏 矢量 b 之和必等于離開(kāi)節(jié)點(diǎn)各位錯(cuò)柏氏矢量之和 ）。Σ b i ＝0推論2也可說(shuō)：幾根位錯(cuò)線相交于一點(diǎn)，其中 任一位錯(cuò)的柏氏矢量等于其他各位錯(cuò)的柏氏矢 量之和。推論3：從柏氏矢量特性可知，位錯(cuò)線不能中斷于晶體的內(nèi)部，而只能終止在晶體表面或晶界上，即位錯(cuò)的連續(xù)性。在晶體內(nèi)部，它只能自成封閉的環(huán)或與其他 位錯(cuò)相遇于節(jié)點(diǎn)形成位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，或終止于晶 體表面。而柏氏矢量必須在晶向指數(shù) 的基礎(chǔ)上把矢量的模也表示出來(lái)，因此柏氏矢量的大 小和方向要用它在各個(gè)晶軸上的分量，即點(diǎn)陣矢量a， b和c來(lái)表示。對(duì)于立方晶系，a=b=c，所以柏氏矢量或滑移矢量可 用符號(hào)b=a/n［uvw］表示，n為正整數(shù)。 v步驟：將某個(gè)滑移矢量在晶胞坐標(biāo)XYZ軸上的分量， 依次填入［］號(hào)內(nèi)，再提取公因數(shù)1/n作為系數(shù)，放 在［］號(hào)前，使［］號(hào)內(nèi)的數(shù)字為最小整數(shù)。［uvw］為矢量方向與表示晶體的晶向符號(hào)相同，不 同之處是多了a/n因子。柏氏矢量b的模 b=a/n［uvw］同一晶體中，柏氏矢量愈大，表明該位錯(cuò)導(dǎo)致點(diǎn)陣畸 變愈嚴(yán)重，它所在處的能量也愈高。能量較高的位錯(cuò) 通常傾向于分解為兩個(gè)或多個(gè)能量較低的位錯(cuò)，并滿 足： b 1→ b 2＋ b 3， b 12＞ b 2 2＋ b 32，以使系統(tǒng)的自由能下 降。位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式：滑移和攀移。1）滑移：位錯(cuò)線沿著滑移面的移動(dòng)。2）攀移：位錯(cuò)線垂直于滑移面的移動(dòng)。刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：可有滑移和攀移兩種方式。 v螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)：只作滑移、而不存在攀移螺位錯(cuò)移動(dòng)方向：與位錯(cuò)線、柏氏矢量 b 垂直。 螺位錯(cuò)滑移面：由位錯(cuò)線與其柏氏矢量所構(gòu)成平面。不論位錯(cuò)如何移動(dòng)，晶體滑移總是沿柏氏矢量相對(duì) 滑移，故晶體滑移方向就是位錯(cuò)的柏氏矢量b方向， 產(chǎn)生寬度為一個(gè)柏氏矢量b的臺(tái)階攀移的實(shí)質(zhì)：是多余半原子面的伸長(zhǎng)或縮短。是通過(guò) 原子擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的（滑移沒(méi)有原子擴(kuò)散）。 常把多余