第一章-金屬的晶體結(jié)構(gòu)

第一章_金屬的晶體結(jié)構(gòu)第1頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月緒論部分內(nèi)容回顧1、明確了研究的對象、任務(wù)和內(nèi)容2、金屬與合金的定義、特點(diǎn)3、金屬的力學(xué)性能及指標(biāo)4、工程材料的分類重點(diǎn)概念：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、σe、σs、σb、σ0.2、δ、ψ、ak、HB、HRC、Hv；2第2頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)1.3合金相結(jié)構(gòu)1.4晶體缺陷第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)本章主要內(nèi)容3第3頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列顯微組織

（1）材料原子的鍵合特征結(jié)構(gòu)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)4第4頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)定的八電子排布結(jié)構(gòu)接受或釋放額外電子共有電子外層電子的作用形式：（1）材料原子的鍵合特征1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)5第5頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬的特性:具有正的電阻溫度系數(shù)具有良好的導(dǎo)電性具有良好的導(dǎo)熱性具有良好的延展性具有光澤金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵（1）材料原子的鍵合特征1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)6第6頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月共有價(jià)電子→電子云→鍵無方向性和飽和性→①原子趨向于規(guī)則排列②金屬有良好的導(dǎo)電性、塑性等金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵（1）材料原子的鍵合特征1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)7第7頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵得失價(jià)電子→正負(fù)離子①高熔點(diǎn)、高硬度、低塑性②良好的電絕緣體等（1）材料原子的鍵合特征1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)8第8頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月共有電子對→鍵有飽和性→①高熔點(diǎn)、高硬度、低塑性②電絕緣體等金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵（1）材料原子的鍵合特征1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)9第9頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月范德華力分子鍵（1）材料原子的鍵合特征1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)10第10頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月玻璃態(tài)原子排列從總體上是無規(guī)則的，近鄰原子排列有一定的規(guī)律,這叫做“短程有序”非晶態(tài)（2）材料原子的排列1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)11第11頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月在整個(gè)材料內(nèi)部原子排列都是有一定規(guī)律的,這叫做“長程有序”晶態(tài)玻璃態(tài)原子排列從總體上是無規(guī)則的，近鄰原子排列有一定的規(guī)律,這叫做“短程有序”非晶態(tài)（2）材料原子的排列1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)12第12頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶體內(nèi)部原子呈規(guī)則排布具有固定的熔點(diǎn)具有各向異性非晶體內(nèi)部原子呈無序排布沒有固定的熔點(diǎn)具有各向同性（2）材料原子的排列1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)13第13頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.空間點(diǎn)陣（spacelattice）原子或原子團(tuán)→純幾何點(diǎn)（陣點(diǎn)latticepoint）→在空間規(guī)則排列的陣列特征：每個(gè)陣點(diǎn)在空間分布必須具有完全相同的周圍環(huán)境(surrounding)

基元空間點(diǎn)陣晶體結(jié)構(gòu)=空間點(diǎn)陣+基元單個(gè)原子、離子、分子或原子群幾何排列方式晶格：將陣點(diǎn)用一系列平行直線連接起來，構(gòu)成一個(gè)空間格架。晶胞：保持點(diǎn)陣幾何特征的基本單元(最小平行六面體)（3）晶體結(jié)構(gòu)的基本概念1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)14第14頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶胞的選取原則：①選取的平行六面體應(yīng)反映出點(diǎn)陣的最高對稱性；②平行六面體內(nèi)的棱和角相等的數(shù)目應(yīng)最多；③當(dāng)平行六面體的棱邊存在直角時(shí)，直角數(shù)目應(yīng)最多；④滿足上述條件，晶胞應(yīng)具有最小的體積。晶胞的描述：三條棱邊的邊長a,b,c—點(diǎn)陣常數(shù)棱間夾角α,β,γ晶胞的形狀和大?。?）晶體結(jié)構(gòu)的基本概念1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)15第15頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶系與布拉菲點(diǎn)陣（CrystalSystemandBravaisLattice）1948年布拉菲證實(shí)只存在14種空間點(diǎn)陣，分別屬于7大晶系。雖然空間點(diǎn)陣只有14種，但晶體結(jié)構(gòu)的種類卻有無窮多種。（3）晶體結(jié)構(gòu)的基本概念1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)16第16頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）晶體結(jié)構(gòu)的基本概念1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)17第17頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶向指數(shù)[uvw]的確定方法：①確定坐標(biāo)系；②過坐標(biāo)原點(diǎn)，作直線與待求晶向平行；③在該直線上取距O最近一陣點(diǎn)，并確定該點(diǎn)的坐標(biāo)（x,y,z）；④將三個(gè)坐標(biāo)值化成最小整數(shù)u，v，w并加以方括號[uvw]即是。⑤如果指數(shù)為負(fù)數(shù)，將負(fù)號移至指數(shù)的上方。晶向：晶體中任意兩個(gè)原子間連線所指的方向叫晶向

（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)18第18頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶向指數(shù)含義：表示所有相互平行、方向一致的晶向。若所指方向相反，則晶向指數(shù)的數(shù)字相同，符號相反晶向族<uvw>：具有等同性能的晶向歸并而成<111>：8個(gè)<100>：6個(gè)注意：只在立方晶系中思考：（x1,y1,z1）,(x2,y2,z2)二點(diǎn)連線的晶向指數(shù)？[x2-x1y2-y1z2-z1]（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)19第19頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶面：由一系列原子組成的平面叫晶面晶面指數(shù)的確定方法：①在所求晶面外取晶胞的某一頂點(diǎn)為原點(diǎn)O，三棱邊為三坐標(biāo)軸x，y，z；②求待定晶面在三個(gè)晶軸上的截距；③取各截距的倒數(shù)；④將三倒數(shù)化為互質(zhì)的整數(shù)比，并加以圓括號即是（hkl）⑤如果指數(shù)為負(fù)數(shù)，將負(fù)號移至指數(shù)的上方。（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)20第20頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶面指數(shù)的含義：①代表一組相互平行的晶面；②晶面間距和晶面上原子的分布完全相同，只是空間位向不同的晶面也可歸并為同一晶面族。晶面族：----分析方法同樣適用于晶向族①hkl三個(gè)數(shù)不等，且都≠0，則此晶面族中有3!×23/2=24組,如{123}②hkl有兩個(gè)數(shù)字相等且都≠0，則有(3!/2!)×23/2=12

,如{221}③hkl三個(gè)數(shù)相等，則有(3!/3!)×23/2=4，如{111}④hkl有一個(gè)為0，應(yīng)除以2，則有3!×22/2=12,如{120}有二個(gè)為0，應(yīng)除以22，則有3!×22/22=6,如{100}注意：指數(shù)相同而符號相反的兩個(gè)晶面為一組立方晶系中具有相同指數(shù)的晶面和晶向相互垂直（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)21第21頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月六方晶系120°

120°

90°

三坐標(biāo)系四軸坐標(biāo)系a1，a2，ca1，a2，a3，c（hkil)i=-(h+k)[uvtw]t=-(u+v)三指數(shù)系統(tǒng)[UVW]→四指數(shù)系統(tǒng)[uvtw]（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)22第22頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶帶:所有平行或相交于同一直線的一組晶面構(gòu)成一個(gè)晶帶。晶帶軸

共帶面晶帶軸[uvw]與該晶帶的晶面（hkl）的關(guān)系應(yīng)用：①已知兩不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），則晶帶軸[uvw]為：hu＋kv＋lw＝0————晶帶定律在立方晶系中，<110>晶向族中位于（111）平面上的有哪些？（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)23第23頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月②已知兩晶向[u1v1w1]和[u2v2w2],此二晶向決定的晶面指數(shù)為：或③若已知三個(gè)晶軸[u1v1w1][u2v2w2][u3v3w3],若，則三個(gè)晶軸在同一個(gè)晶面上。④已知三個(gè)晶面（h1k1l1）,（h2k2l2）,（h3k3l3），若，則此三個(gè)晶面同屬一個(gè)晶帶。（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)24第24頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月晶面間距—相鄰兩個(gè)平行晶面間的垂直距離1）立方晶系的晶面位向2）晶面間距與晶面指數(shù)的關(guān)系在立方晶系中★簡單晶胞：①正交晶系：晶面間距（4）晶面指數(shù)和晶向指數(shù)1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)25第25頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月②立方晶系：a=b=c③六方晶系：★復(fù)雜晶胞—附加面①體心立方：當(dāng)h+k+l=奇數(shù)時(shí)；②面心立方：當(dāng)h，k，l不全為奇數(shù)或不全為偶數(shù)時(shí)；③密排六方：h+2k=3n（n=1，2，3…),l為奇數(shù)時(shí)；注：①低指數(shù)的面間距較大，而高指數(shù)的面間距較?、诿骈g距越大，則該晶面上原子排列越密集，晶面間距越小，排列越稀疏實(shí)際的晶面間距為dhkl/2晶面間距1.1晶體學(xué)基礎(chǔ)26第26頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)

面心立方A1或fcc（face-centredcubiclattice）最常見金屬晶體結(jié)構(gòu)體心立方A2或bcc（body-centredcubiclattice）

密排六方A3或hcp（hexagonalclose-packedlattice）面心立方晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶體結(jié)構(gòu)密排六方晶體結(jié)構(gòu)27第27頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.晶胞中的原子數(shù)1）面心立方2）體心立方3）密排六方面心立方晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶體結(jié)構(gòu)密排六方晶體結(jié)構(gòu)1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)28第28頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.點(diǎn)陣常數(shù)與原子半徑金屬原子視為剛球，半徑為R，則金屬晶體結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣常數(shù)a與R之間的關(guān)系1）面心立方結(jié)構(gòu)：2）體心立方結(jié)構(gòu)3）密排六方結(jié)構(gòu)1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)29第29頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月理想密排六方晶體結(jié)構(gòu)的軸比：試證明：理想密排六方結(jié)構(gòu)的軸比1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)30第30頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3.配位數(shù)和致密度1）配位數(shù)：指晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數(shù)。面心立方：12個(gè)體心立方：8個(gè)密排立方：12個(gè)2）致密度：指晶體結(jié)構(gòu)中原子體積占總體積的百分?jǐn)?shù)。面心立方：體心立方：密排六方：1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)31第31頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3）線密度：晶向上單位長度所包含的原子數(shù)例：試計(jì)算在fcc中，[110]晶向上的線密度4）面密度：單位晶面內(nèi)所包含的原子數(shù)

例：試計(jì)算在bcc中，（110）晶面上的原子數(shù)[110][110]（110）1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)32第32頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4.晶體中的原子堆垛方式1）晶體結(jié)構(gòu)中的原子排列密度①面心立方結(jié)構(gòu)—密排面為{111}，密排方向?yàn)?lt;110>1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)33第33頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月②體心立方結(jié)構(gòu)—密排面為{110}，密排方向?yàn)?lt;111>③密排六方結(jié)構(gòu)的原子密排面{0001}，原子密排方向<1120>1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)34第34頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2）原子堆垛方式密排六方：ABABAB……

或ACACAC……面心立方：ABCABC……

或ACBACB……二維排列方式

密排面原子排列方式空隙位置和密排面的堆積方法

1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)35第35頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月密排六方結(jié)構(gòu)原子堆垛方式：A

BAB

A

B1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)36第36頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月面心立方結(jié)構(gòu)的堆垛方式：A

BC

A

B

C

A

BC1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)37第37頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月體心立方晶體結(jié)構(gòu)的堆垛順序1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)38第38頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5.金屬晶體中的間隙1）面心立方結(jié)構(gòu)①八面體間隙位置：體心和棱的中點(diǎn)間隙數(shù)量：間隙半徑：②四面體間隙位置：四個(gè)最近鄰原子的中心間隙數(shù)量：8個(gè)間隙半徑：1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)39第39頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2）體心立方結(jié)構(gòu)①八面體間隙位置：面心和棱中點(diǎn)間隙數(shù)量：間隙半徑：②四面體間隙位置：側(cè)面中心線1/4和3/4處間隙數(shù)量：間隙半徑：體心立方晶體中八面體空隙與四面體空隙的位置1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)40第40頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3）密排六方結(jié)構(gòu)①八面體間隙位置：體內(nèi)間隙數(shù)量：6個(gè)間隙半徑：②四面體間隙位置：棱和中心線的1/4和3/4處間隙數(shù)量：間隙半徑：1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)41第41頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月6.多晶型性1)概念：某些固態(tài)金屬在不同的溫度和壓力下具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，稱為多晶型性。外部條變化引起晶體結(jié)構(gòu)改變稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2)實(shí)例：T<912℃bccα-Fe純鐵912℃<T<1394℃fccγ-FeT>1394℃bccδ-Fe3)特點(diǎn)：①同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；②轉(zhuǎn)變過程中有體積突變。1.2三種典型晶體結(jié)構(gòu)42第42頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3合金相結(jié)構(gòu)1.合金：一種金屬元素與另一種或幾種其它元素經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金的基本的獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元2.合金系：由給定的組元可以以不同的比例配制成一系列成分不同的合金，這一系列合金就構(gòu)成合金系。3.相：合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)并以界面相互隔開的均勻組成部分。（固溶體、中間相）4.組織：在一定外界條件下，一定成分的合金可能由不同成分、結(jié)構(gòu)和性能的合金相組成，這些相的總體稱為合金的組織。43第43頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5.固溶體：以某一組元為溶劑，在其晶體點(diǎn)陣中溶入其他組元原子（溶質(zhì)原子）所形成的均勻混合的固態(tài)溶體—保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)。置換固溶體、間隙固溶體6.中間相：若組成合金相的異類原子有固定的比例，所形成的固相的晶體結(jié)構(gòu)與所有組元均不同，且這種相的成分多數(shù)處在A在B中溶解限度和B在A中的溶解限度之間。合金相1.3合金相結(jié)構(gòu)44第44頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月固溶體特點(diǎn)：保持原溶劑的晶體結(jié)構(gòu)

1.置換固溶體1）定義：當(dāng)溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成固溶體時(shí)，溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑點(diǎn)陣的陣點(diǎn)，或者說溶質(zhì)原子置換了溶劑點(diǎn)陣的部分溶劑原子。置換固溶體1.3合金相結(jié)構(gòu)45第45頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2）影響溶劑溶解度的因素①晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無限固溶體的必要條件②原子尺寸因素：指形成固溶體的溶質(zhì)原子半徑與溶劑原子半徑的相對差值大小。Δr＝（rA－rB）/rA×100%Δr越大，固溶度越小原因：畸變的產(chǎn)生Δr<15%溶解度較大Δr>15%溶解度較小形成無限固溶體時(shí)兩組元原子連續(xù)置換示意圖形成置換固溶體時(shí)的點(diǎn)陣畸變

1.3合金相結(jié)構(gòu)46第46頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月③化學(xué)親和力（電負(fù)性因素）電負(fù)性：元素吸引電子的能力電負(fù)性相差越大，越傾向生成化合物電負(fù)性相近的元素→溶解度較大的固溶體④原子價(jià)因素（電子濃度）：原子價(jià)越高，溶解度越小電子濃度：合金中價(jià)電子數(shù)目與原子數(shù)目的比值極限電子濃度e/a＝[A(100－x)＋Bx]/1001.3合金相結(jié)構(gòu)47第47頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2、間隙固溶體1）概念：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體。元素HBCNO原子半徑（?

）0.460.970.770.710.60常見間隙原子半徑

1.3合金相結(jié)構(gòu)48第48頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3、固溶體的微觀不均勻性無序固溶體、有序固溶體

間隙固溶體的強(qiáng)化作用與置換固溶體的強(qiáng)化作用哪個(gè)大？4、固溶體的性質(zhì)1）點(diǎn)陣常數(shù)改變：置換固溶體－膨脹或收縮間隙固溶體－膨脹2）產(chǎn)生固溶強(qiáng)化：3）物理和化學(xué)性能的變化：1.3合金相結(jié)構(gòu)49第49頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月中間相（金屬間化合物）★概念：A和B兩組元組成合金，除形成以A為基或以B為基的固溶體外，還可能形成晶體結(jié)構(gòu)與A、B兩組元均不相同的的新相，由于它們在二元相圖的上的位置總是位于中間，因此稱為中間相?！锝Y(jié)構(gòu)：化合物、以化合物為基的固溶體★特點(diǎn)：由不同的金屬或金屬與亞金屬組成，具有一定的金屬性★分類：正常價(jià)化合物、電子化合物、原子尺寸因素相關(guān)的化合物1.3合金相結(jié)構(gòu)50第50頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月正常價(jià)化合物：符合化合物原子價(jià)規(guī)律的金屬間化合物。它們具有嚴(yán)格的化合比，成分固定不變。它的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)分子式的離子化合物晶體結(jié)構(gòu)相同，如分子式具有AB型的正常價(jià)化合物其晶體結(jié)構(gòu)為NaCl型，多為離子化合物。其穩(wěn)定性與組元間電負(fù)性差有關(guān)，電負(fù)性差越大，化合物越穩(wěn)定，越趨于離子鍵結(jié)合。電負(fù)性差越小，化合物越不穩(wěn)定，越趨于金屬鍵結(jié)合。電子化合物：按照一定價(jià)電子濃度的比值組成一定晶格類型的化合物。電子化合物的熔點(diǎn)和硬度都很高，而塑性較差，是有色金屬中的重要強(qiáng)化相。1.3合金相結(jié)構(gòu)51第51頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月間隙相：當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值小于0.59時(shí)，將形成具有簡單晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物.間隙相是一些合金工具鋼和硬質(zhì)合金中重要的強(qiáng)化相，另外，可用作特殊的表面處理。間隙化合物：當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值大于0.59時(shí)，將形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的金屬間化合物，間隙化合物種類很多，F(xiàn)e3C是鐵碳合金中重要的組成相，具有復(fù)雜的正交晶格，晶胞中有12個(gè)Fe原子，4個(gè)C原子。間隙化合物也具有很高的熔點(diǎn)和硬度，脆性較大，也是鋼中重要的強(qiáng)化相之一。但與間隙相相比，間隙化合物的熔點(diǎn)和硬度以及化學(xué)穩(wěn)定性都要低一些。52第52頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4晶體缺陷點(diǎn)缺陷線缺陷面缺陷點(diǎn)缺陷的特點(diǎn)是在空間三維方向上的尺寸都很小，約為幾個(gè)原子間距，又稱零維缺陷。線缺陷就是各種類型的位錯。它是指晶體中的原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。其特點(diǎn)是原子發(fā)生錯排的范圍只在一維方向上很大，是一個(gè)直徑為3～5個(gè)原子間距，長數(shù)百個(gè)原子間距以上的管狀原子畸變區(qū)。晶體的面缺陷包括晶體的外表面（表面或自由界面）和內(nèi)界面兩類，其中的內(nèi)界面又有晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯和相界等。53第53頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月點(diǎn)缺陷1.點(diǎn)缺陷的種類點(diǎn)缺陷主要有三種：空位、間隙原子、置換原子。1.4晶體缺陷54第54頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.點(diǎn)缺陷的性質(zhì)點(diǎn)缺陷是一種平衡缺陷，在一定溫度下有一平衡濃度。對于置換原子或異類間隙原子，這一平衡濃度為固溶度或溶解度。3.點(diǎn)缺陷對金屬性能的影響1）點(diǎn)缺陷造成晶格畸變，使金屬屈服強(qiáng)度升高，電阻增大，體積膨脹等；2）點(diǎn)缺陷的存在加速了金屬中的擴(kuò)散過程，凡與擴(kuò)散有關(guān)的相變、化學(xué)熱處理、高溫下塑性變形和斷裂等都與點(diǎn)缺陷的存在和運(yùn)動密切相關(guān)。1.4晶體缺陷點(diǎn)缺陷55第55頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.刃型位錯特征：1）刃型位錯有一額外半原子面；2）位錯線是一個(gè)具有一定寬度的細(xì)長的晶格畸變管道，其中既有正應(yīng)變，又有切應(yīng)變。對于正刃型位錯，滑移面之上晶格受到壓應(yīng)力；負(fù)刃型位錯與之相反。3）位錯線與晶體滑移方向垂直，即為錯運(yùn)動方向垂直于位錯線。1.4晶體缺陷線缺陷56第56頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月刃型位錯刃位錯的形成1.4晶體缺陷線缺陷57第57頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月2.螺型位錯特征：1）螺型位錯無額外半原子面；2）螺型位錯線是一個(gè)具有一定寬度的細(xì)長的晶格畸變管道，其中只有切應(yīng)變，沒有正應(yīng)變。3）位錯線與滑移方向平行，位錯線運(yùn)動方向與位錯線垂直。1.4晶體缺陷線缺陷58第58頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4晶體缺陷線缺陷59第59頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4晶體缺陷線缺陷60第60頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月3.柏氏矢量1）柏氏矢量的確定方法柏氏矢量是由柏格斯在1939年提出的，用來表征位錯性質(zhì)及位錯區(qū)晶格畸變特征的一個(gè)矢量。柏氏矢量的確定方法如下：a在實(shí)際晶體中，從距位錯一定距離的任一原子M出發(fā)，以至相鄰原子為一步，沿逆時(shí)針方向環(huán)繞位錯線做一閉和回路；b在完整晶體中以同樣的方法和步驟做相同回路，此時(shí)回路沒有封閉；c由完整晶體的回路終點(diǎn)Q到起點(diǎn)M引一矢量，使回路閉和，即為柏氏矢量M(Q)QM→b1.4晶體缺陷線缺陷61第61頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月4.混合位錯

在實(shí)際晶體中，位錯線一般是彎曲的，而柏氏矢量只有一個(gè)，此時(shí)位錯線與柏氏矢量呈一定角度，稱為混合型位錯。

A——刃型位錯B——螺型位錯C——混合型位錯AbBC1.4晶體缺陷線缺陷62第62頁，課件共68頁，創(chuàng)作于2023年2月5.位錯對金屬性能的影響位錯滑移是金屬變形的重要機(jī)制。位錯對金屬性能的影響與位錯密度有關(guān)，通常把單位體積中所包含的位錯線總長度稱為位錯密度，即

位錯密度

m未強(qiáng)化純金屬（退火態(tài)）加工硬化態(tài)（1011~1012cm/cm3）金屬晶須理論強(qiáng)度強(qiáng)度

金屬強(qiáng)度與位錯密度