[理學(xué)]第三章晶體缺陷(參考版)
2025-03-25 02:14本頁面
【正文】 。 3. 位錯滑移運動的條件及其結(jié)果。 小結(jié) 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(nèi)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。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(diào)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(diào)，組成半共格界面。它是指成分相同、(晶體 )結(jié)構(gòu)相同、有界面和其它部分分開的物質(zhì)的均勻組成部分。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。 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(gòu)成鏡面對稱的位向關(guān)系，這兩個晶體就稱為“孿晶”，此公共晶面就稱孿晶面。 (5) 由于成分偏析和內(nèi)吸附現(xiàn)象，特別是晶界富集雜質(zhì)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(dǎo)致“過熱”現(xiàn)象產(chǎn)生。 (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。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(chǎn)生相對滑動。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。 界面能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系： 晶界的特性 (1)晶界處點陣畸變大，存在著晶界能。這時兩側(cè)的晶體應(yīng)處于某寫特定角度。關(guān)于大角度晶界的結(jié)構(gòu)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(fù)雜，暫以相對無序來理解。可看成是一系列刃位錯排列成墻，晶界中位錯排列愈密，則位向差愈大。 ： 晶界就是空間取向 (或位向 )不同的相鄰晶粒之間的分界面。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。例如 fcc結(jié)構(gòu)的晶體自由生長就為 14面體。 ：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。另一種設(shè)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(jié)合鍵單位面積所吸收的能量。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。計量單位為J/m2。 、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。為此，反應(yīng)后各位錯的總能量應(yīng)小于反應(yīng)前各位錯的總能量。 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）不全位錯。 晶體中出現(xiàn)層錯的幾率與層錯能有關(guān)，層錯能越高則幾率越小。 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。 全位錯 ：柏氏矢量等于點陣矢量或其整數(shù)倍的位錯。 (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(dāng)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。其主要來源有； ①由于熔體中雜質(zhì)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(zhuǎn)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(yīng)力等原因會使晶體表面產(chǎn)生臺階或受力變形而形成位錯。 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。 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。 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
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