【正文】 小結(jié) (2) The End! 。 晶體缺陷對晶體性能有重要影響 。 通過形成固溶體使金屬強(qiáng)化的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化 。 5. 合金相結(jié)構(gòu)有固溶體和中間相兩類 。 3. 三種典型晶胞具有不同的結(jié)構(gòu)特征，可從晶格常數(shù)、晶胞原子數(shù)、原子半徑、配位數(shù)、致密度、間隙和堆垛方式等方面進(jìn)行比較，并可計(jì)算原子的體密度、面密度和線密度。 ，其位向用晶向指數(shù)來確定。為了研究晶體中原子排列的規(guī)律性，可以將原子抽象為幾何點(diǎn)，用空間點(diǎn)陣、晶格和晶胞來代表原子規(guī)則排列的狀況。由于非晶態(tài)無晶界、相界、位錯(cuò)和成份偏析，所以有很高的抗腐蝕性以及高電阻率、高磁導(dǎo)率、低磁損和低的聲波衰減率等特性， 用 x射線衍射分析晶體結(jié)構(gòu) X射線衍射分析法是通過 X射線衍射對金屬材料的相結(jié)構(gòu)、內(nèi)應(yīng)力、相變、晶體缺陷和結(jié)構(gòu)等進(jìn)行定性和定量分析的方法。而在急冷條件下，雖然形核與長大的結(jié)晶過程受到抑止，但也發(fā)生了連續(xù)地整體的凝固，卻得到了保留液態(tài)短程有序結(jié)構(gòu)的 非晶態(tài)金屬 或稱之為 金屬玻璃 。 半共格相界 ：界面上的兩相原子靠一組刃型位錯(cuò)來部分地保持對應(yīng)關(guān)系。 根據(jù)相界面上的原子與相鄰兩相晶格的匹配情況 ,相界可分為 共格 、 半共格 和 非共格 三種類型 。 3．孿晶界 當(dāng)晶體一部分原子以某一晶面為共有面而與另一部分原子保持鏡面對稱的位向關(guān)系時(shí)，稱此部分晶體為孿晶，孿晶之間的界面為 孿晶界 。 （ 4） 當(dāng)材料中加入某些微量元素時(shí) ， 那些能降低晶界能的元素 ， 將優(yōu)先富集于晶界 ， 這種現(xiàn)象叫內(nèi)吸附 ， 以區(qū)別于外表面的吸附 。 （ 2） 晶界上原子具有較高的動(dòng)能 ， 而且存在較多的空位 、 位錯(cuò)等缺陷 ， 因而原子的擴(kuò)散速度比在晶粒內(nèi)部快得多 。 晶界具有一系列不同于晶粒內(nèi)部的特性： （ 1） 常溫下 ， 晶界對位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用 ， 使材料具有較高的塑性變形抗力 。晶粒長大和晶界的平直化都可以減小晶界的總面積，從而降低晶界的總能量。 圖 353 大角晶界模型 （ 3）晶界特性 晶界上的原子由于排列不規(guī)則而處于較高的能量狀態(tài)。 圖 349 對稱傾側(cè)晶界 圖 350 對稱傾側(cè)晶界的形成 應(yīng)當(dāng)指出，對晶體中實(shí)際存在的許多小角度晶界 (如亞晶界 )來說，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般是由刃型位與螺型位錯(cuò)組合而成。亞晶界屬于小角度晶界。的為 小角度晶界 ；相鄰晶粒位向差大于 10176。 亞晶粒之間的界面叫 亞晶界 。 每個(gè)晶粒內(nèi)存在著許多位向差極小 (＜ 1176。將單位表面面積上新增加的能量稱為 表面能 ，它與表面張力為同一數(shù)值。 處于這種界面上的原子，由于其周圍環(huán)境與晶體內(nèi)部不同，受力處于非平衡狀態(tài)，其中受到的內(nèi)部原子作用力顯著大于外部介質(zhì)原子或分子的作用力。 包括晶體的外表面 (即通常所說的表面或自由表面 )和內(nèi)界面兩類，其中內(nèi)界面又包括晶界、亞晶界、孿晶界、相界和層錯(cuò)等。 圖 347 刃型位錯(cuò)的滑動(dòng)與晶體滑移 （ 2） 位錯(cuò)的攀移 刃型位錯(cuò)可在垂直于滑移面方向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行攀移。 (a)刃型位錯(cuò)的滑移 (b)螺型位錯(cuò)的滑移 (c)混合位錯(cuò)的滑移 圖 346 位錯(cuò)滑移導(dǎo)致晶體滑移的示意圖 位錯(cuò)的滑移與晶體的滑移 晶體的滑移運(yùn)動(dòng)不是整個(gè)滑移面上的全部原子同時(shí)一齊移動(dòng)，而是通過位錯(cuò)中心及其附近的少量原子沿柏氏矢量作小于一個(gè)原子間距的微量位移而逐步實(shí)現(xiàn)的。 圖 344 混合位錯(cuò)的柏氏矢量 3．位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) 位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)主要包括： （ 1）位錯(cuò)的滑移 （ 2） 位錯(cuò)的攀移 （ 1）位錯(cuò)的滑移 位錯(cuò)沿滑移面的移動(dòng)稱為滑移運(yùn)動(dòng)。 圖 343 螺型位錯(cuò)柏氏矢量的確定 實(shí)際晶體的柏氏回路 (b)完整晶體的相應(yīng)回路 混合位錯(cuò)的特點(diǎn) 混合位錯(cuò)的柏氏矢量既不垂直也不平行于位錯(cuò)線 ， 而是與位錯(cuò)線交成不同角度 。 圖 342 用右手定則確定刃型位錯(cuò)類型 螺型位錯(cuò)的判定 螺型位錯(cuò)的柏氏矢量也可用相同方法確定。這一特征可用于判斷一個(gè)位錯(cuò)是否為刃型位錯(cuò)。 圖 340 混合位錯(cuò) (a)晶體的局部滑移形成混合位錯(cuò) (b)混合位錯(cuò)附近原子組態(tài)的俯視圖 2. 柏氏矢量與柏氏回路 柏氏矢量 ：用來描述位錯(cuò)區(qū)域晶格畸變總量的大小和方向的矢量，用 b表示。符合右手螺旋法則的稱為右螺型位錯(cuò)，符合左手螺旋法則的稱為左螺型位錯(cuò)。 圖 339 螺形位錯(cuò) 左螺型和右螺型位錯(cuò) 根據(jù)位錯(cuò)區(qū)螺旋形原子排列的旋轉(zhuǎn)方向不同，螺型位錯(cuò)分左旋和右旋兩種。 圖 338 晶體局部滑移形成的刃型位錯(cuò) (2)螺型位錯(cuò) 按螺旋形排列的原子錯(cuò)排區(qū)域稱為螺型位錯(cuò)。晶格畸變 “ 管道 ” 的中心線，即多余半原子面端部刃口的原子列 (圖中 處 )，稱為刃型位錯(cuò)線。 1. 位錯(cuò)的類型 兩種基本類型： 刃型位錯(cuò) 和 螺型位錯(cuò) 。其特點(diǎn)是原子發(fā)生錯(cuò)排的范圍在二維尺度上很小，而在第三維尺度上很大。 空位 和 間隙原子的運(yùn)動(dòng) 是晶體中產(chǎn)生擴(kuò)散的重要方式。 置換原子與間隙原子，在材料的強(qiáng)化過程中起著很重要的作用。 3．置換原子 占據(jù)在原來基體原子平衡位置上的異類原子稱為置換原子 。 異類間隙原子 ： 大都是原子半徑很小的外來原子 ，如鋼中的碳 、 氮 、 硼 、 氫等 ， 又叫雜質(zhì)間隙原子 。 圖 336 空位 (a)及間隙原子 (b)的晶格畸變區(qū) 2．間隙原子 位于晶格間隙中的原子即為 間隙原子 。 在熱平衡狀態(tài)下 ， 晶體中主要是形成 肖脫基空位 。 脫離平衡位置的原子大致有三個(gè)去處。 2. 弗蘭克爾空位 3. 同類間隙原子 4. 異類間隙原子 5. 大的置換原子 6. 小的置換原子 圖 335 晶體中的各種點(diǎn)缺陷 1. 空位 實(shí)際晶體中某些晶格結(jié)點(diǎn)因原子脫位而空著 ， 這些空著的結(jié)點(diǎn)位置稱為 空位 。 點(diǎn)缺陷 點(diǎn)缺陷的特點(diǎn)是在三維尺度上都很小 ， 一般不超過幾個(gè)原子間距 。 晶體缺陷 晶體缺陷 ：實(shí)際晶體中 ， 總是存在一些原子排列偏離理想狀態(tài)的不完整區(qū)域 ， 出現(xiàn)原子排列的不完整性 ， 稱為 晶體缺陷 。它們也具有很高的熔點(diǎn)和硬度，因而也是鋼中重要的強(qiáng)化相。 間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu)都很復(fù)雜。 5 2527 1577 1227 表 314 鋼中常見碳化物的硬度及熔點(diǎn) （ 2）間隙化合物 當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑之比大于 ，則形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的金屬化合物，由于此時(shí)非金屬原子也位于晶格間隙中，故稱之為 間隙化合物 。 20 2650 3608177。因而間隙相是高合金鋼和硬質(zhì)合金中的重要組成相。 圖 334 間隙相和間隙化合物的晶體結(jié)構(gòu) (a)間隙相 VC (b)間隙化合物 Fe3C 間隙相非常穩(wěn)定，具有極高的熔點(diǎn)和硬度，同時(shí)其脆性也較大。 應(yīng)當(dāng)指出，間隙相與間隙固溶體之間有本質(zhì)區(qū)別。 (1) 間隙相 當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值小于 ， 將形成具有簡單晶體結(jié)構(gòu) (如面心立方 、 體心立方 、 密排六方和簡單六方等 )的金屬化合物 ， 稱為 間隙相 。熔點(diǎn)和硬度都很高 ,塑性較差 ,是許多有色金屬中的強(qiáng)化相 . 表 312 常見的電子化合物及其結(jié)構(gòu)類型 合金系 電 子 濃 度 β 相 γ 相 ε 相 晶 體 結(jié) 構(gòu) 體心立方晶格 復(fù)雜立方晶格 密排六方晶格 CuZn CuZn Cu5Zn8 CuZn3 CuSn Cu5Sn Cu31Sn8 Cu3Sn CuAl Cu3Al Cu9Al4 Cu5Al3 CuSi Cu5Si Cu31Si8 Cu3Si FeAl FeAl NiAl NiAl 322114( ) 2113 742112( ) 3．間隙相與間隙化合物 間隙相和間隙化合物是由過渡族金屬元素