材料科學(xué)基礎(chǔ)點(diǎn)缺陷

第七講

第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷內(nèi)容：晶體缺陷種類(lèi)點(diǎn)缺陷1第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷第三章案例討論：工程上大量使用形變加工的方法改善金屬材料的強(qiáng)度及其它性能，從材料晶體結(jié)構(gòu)的角度設(shè)想其中的原理。2理想晶體和實(shí)際晶體理想晶體：即原子或分子在空間呈絕對(duì)規(guī)則的排列。實(shí)際晶體：晶體的某些區(qū)域總是存在原子或分子的不規(guī)則排列。晶體缺陷的影響：晶體缺陷對(duì)晶體的性能和物理化學(xué)變化(如強(qiáng)度、塑性、擴(kuò)散、固態(tài)相變等)都有著重大影響第三章3維納斯“無(wú)臂”之美更深入人心晶體缺陷賦予材料豐富內(nèi)容第三章第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷4第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷

原子的不規(guī)則排列產(chǎn)生晶體缺陷。晶體缺陷在材料組織控制（如擴(kuò)散、相變）和性能控制（如材料強(qiáng)化）中具有重要作用。晶體缺陷：實(shí)際晶體中與理想點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差的區(qū)域。點(diǎn)缺陷：在三維空間各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、間隙原子、異類(lèi)原子等。線缺陷：在兩個(gè)方向上尺寸很小，而另一個(gè)方向上尺寸較大的缺陷。主要是位錯(cuò)。面缺陷：在一個(gè)方向上尺寸很小，在另外兩個(gè)方向上尺寸較大的缺陷。如晶界、相界、表面等。第三章5第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷一點(diǎn)缺陷1點(diǎn)缺陷的類(lèi)型（1）空位：肖脫基空位－離位原子進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或表面。弗蘭克爾空位－離位原子進(jìn)入晶體間隙。（2）間隙原子：位于晶體點(diǎn)陣間隙的原子。（3）置換原子：位于晶體點(diǎn)陣位置的異類(lèi)原子。第三章第一節(jié)點(diǎn)缺陷6第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷一點(diǎn)缺陷第三章第一節(jié)點(diǎn)缺陷(c)2003Brooks/ColePublishing/ThomsonLearning7第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷一點(diǎn)缺陷肖脫基空位弗蘭克爾空位第三章第一節(jié)點(diǎn)缺陷8點(diǎn)缺陷的形成構(gòu)成晶體的所有原子總是以其平衡位置為中心進(jìn)行熱振動(dòng)原子熱振動(dòng)的平均能量與晶體所處的溫度有關(guān)，溫度越高，平均能量越大。當(dāng)溫度一定時(shí)，原子熱振動(dòng)的平均能量是一定的但是各原子在同一瞬間的熱振動(dòng)能量并不相同，面且同一原子在不同瞬間的能量也不相同，也就是說(shuō)各原子的能量總是處于不斷起伏變化之中，這種現(xiàn)象稱(chēng)為能量起伏．由于能量起伏，總有一些原子的能量大到足以克服周?chē)訉?duì)它的束縛，就有可能遷移到別處，這樣在原來(lái)的平衡位置上出現(xiàn)空結(jié)點(diǎn)，稱(chēng)為“空位”。第三章9其它點(diǎn)缺陷晶體中的點(diǎn)缺陷除了包括空位、間隙原子、置換原子外，還包括由這些基本點(diǎn)缺陷組成的三維方向上的尺寸都很小的復(fù)雜缺陷，例如空位對(duì)或空位片等．10點(diǎn)缺陷對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響

空位和間隙原子都將使周?chē)娱g作用力失去平衡，點(diǎn)陣產(chǎn)生彈性畸變，形成應(yīng)力場(chǎng)，引起晶體內(nèi)能升高。點(diǎn)缺陷形成能：點(diǎn)缺陷的引入使得晶體內(nèi)能升