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文档简介

1、第三章 晶体缺陷 根据缺陷的空间的几何图像，将晶体缺陷分为三大类： 1. 点缺陷-它在三维空间各方向上尺寸都很小，亦称为零维缺陷，如空位、间隙原子和异类原子等。 2. 线缺陷-亦称一维缺陷，在两个方向上尺寸很小，主要是位错。 3. 面缺陷-在空间一个方向上尺寸很小，另外两个方向上尺寸较大的缺陷，如晶界、相界等。第一节 点缺陷 一. 点缺陷的类型 空位：如果晶体中某结点上的原子空缺了，则称为空位。 脱位原子一般进入其他空位或者逐渐迁移至晶界或表面，这样的空位通常称为肖脱基空位或肖脱基缺陷。偶尔，晶体中的原子有可能挤入结点的间隙，则形成另一种类型的点缺陷-间隙原子，同时原来的结点位置也空缺了，产生

2、另一个空位，通常把这一对点缺陷（空位和间隙原子）称为弗兰克耳缺陷。 异类原子也可视作晶体的点缺陷。 上述任何一种点缺陷的存在，都破坏了原有的原子间作用力平衡，使周围原子作微量的位移这就是晶格畸变，使晶体内能增高。 二. 点缺陷的产生 空位和间隙原子是由原子的热运动产生的。晶体中的原子并非静止而是以其平衡位置为中心不停的振动，各个原子的动能并不相等，在任何瞬间总有一些原子的能量高到足以克服周围原子的束缚（达到激活状态），从而离开原来的平衡位置而跳入相邻的空位形成肖脱基缺陷，或者挤入晶格间隙形成弗兰克耳缺陷。 三. 点缺陷的运动点缺陷（空位）的运动过程 晶体的点缺陷处于不断的运动状态，当空位周围原

3、子的热振动动能超过激活能时，就可能脱离原来的结点位置而跳跃到空位，正是靠这一机制，空位发生不断的迁移，同时伴随原子的反向迁移。间隙原子也是在晶格的间隙中不断运动。空位和间隙原子的运动是晶体内原子扩散的内部原因，原子（或分子）的扩散就是依靠点缺陷的运动而实现的。第二节 位错 一. 刃型位错刃型位错刃型位错的滑移过程 二.螺型位错螺型位错的原子模型 三. 混合型位错混合型位错的原子状态第三节 晶体中的晶界 通常把晶体的界面分成晶界、相界及表面三大类。 一. 晶界的结构与晶界能 实际晶体材料都是多晶体，是由许多晶粒组成。晶界就是空间取向（或位向）不同的相邻晶粒之间的界面。根据晶界两侧晶粒位向差（角）

4、的不同，可把晶界分为小角度晶界（ ）。一般多晶体各晶粒之间的晶界属于大角度晶界。 实验发现：在每一个晶粒内原子排列的取向也不是完全一致，晶粒内又可分为位向差只有几分到几度的若干小晶块，这些小晶块可称为亚晶粒，相邻亚晶粒之间的界面称为亚晶界，亚晶界属于小角度晶界。010010晶界能 不论是小角度晶界还是大角度晶界，这里的原子或多或少的偏离了平衡位置，所以相对于晶体内部，晶界处于较高的能量状态，高出的那部分能量称为晶界能，或称晶界自由能。 二. 表面及表面能 材料表面的原子核内部的原子所处的环境不同，内部的任一原子处于其它原子的包围中，周围的原子对它的作用力对称分布，因此它处于均匀的力场中，总和力为零，即处于能量最低

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