材料科学基础 第3章 晶体缺陷 小结

晶体缺陷小结点缺陷pointdefects

空位

间隙原子置换原子肖脱基空位

弗兰克缺陷

热平衡点缺陷过饱和的点缺陷改变外部条件在一定温度下具有一定的平衡浓度点缺陷的运动：

空位和间隙原子不断的产生和复合，自扩散则空位在T温度时的空位平衡浓度C为：

其中，k为波尔兹曼常数（1.38x10-23J/K或8.62x10-5

ev/K)类似地，间隙原子平衡浓度C’

：

ExampleProblemCalculatetheequilibriumnumberofvacanciespercubicmeterforcopper（Cu）at1000oC.Theenergyforvacancyformation（Ev）is0.9eV/atom;theatomicweight（MCu）anddensity（）(at1000oC)forcopperare63.5g/moland8.4g/cm3,respectively.Solution:

根据空位平衡浓度公式C=n/N=Aexp(-Ev/kT)每立方米铜中的空位数（1000oC即1273K）为n=Nexp(-Ev/kT)=2.2x1025vacancies/m3其中k为Boltzman’sconstant（1.38x10-23J/K或8.62x10-5

ev/K)(按A=1考虑）线缺陷lineardefects

位错

刃型位错螺型位错

特点混合位错

刃型位错：存在一个多余半原子面位错线与b垂直，滑移面只有一个即有切应变，又有正应变螺型位错：不存在一个多余半原子面位错线与b平行，滑移面可以多个只有切应变滑移攀移位错的运动滑移的特点1)刃型：滑移的切应力方向与位错线垂直，而螺型：滑移的与位错线平行；

2)刃型和螺型，位错的运动方向与位错线垂直；（b方向代表晶体的滑移方向）

3)刃：滑移方向与位错运动方向一致，螺：滑移方向与位错运动方向垂直；

4)位错滑移的切应力方向与b一致；位错滑移后，滑移面两侧晶体的相对位移与柏氏矢量一致。5)对螺型位错，还存在交滑移和双交滑移。攀移：只对刃型位错而言，通过原子或空位的扩散来实现的位错的交割扭折割阶bacddcba刃型位错螺型位错特点位错的弹性性质：

应力场：刃型位错、螺型位错弹性畸变能：正比于b2位错的存在使晶体处于高能的不稳定状态，位错线有尽量变直和缩短其长度的趋势作用在位错上的作用力：F=tb位错上的线张力

=Gb/2rr为曲率半径点缺陷的存在会阻碍位错运动，增加金属及合金塑性变形的抗力位错之间的交换作用力位错的生成和增殖：位错源、增殖机理：Frank-Readresource实际晶体结构中的位错

单位位错、全位错、不全位错（肖克莱不全位错、弗兰克不全位错）堆垛层错位错反应：几何条件、能量条件扩展位错：全位错分解为两个不全位错+一个堆垛层错面缺陷Interfacialdefects

外表面界面晶界孪晶界相界堆垛层错小角度晶界大角度晶界共格半共格非共格对称倾斜不对称倾斜扭转重合位置点阵思考题1、解释以下基本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移及攀移、弗兰克-瑞德源、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、重整位置点阵、失配度、对称倾侧晶界、非共格晶界。2、计算Fe在850o时，每立方米体积中的空位数。已知Fe在850o时的空位形成能、密度及原子重量分别为1.08eV/atom、7.65g/cm3、55.85g/mol。A=13、如图，在晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b的位错环，并受到均匀切应力和正应力s的作用。（1）分析该位错环各段位错的结构类型；（2）在的作用下，该位错环将如何运动？（3）在s的作用下，位错环将如何运动？（1）AB:右螺型；BC：正刃型；

CD：左螺型；DA：负刃型（2）在的作用下，位错环上部分晶体将不断沿着x轴方向（即b的方向）运动，下部分晶体则反向（沿-x轴方向）运动。这种运动必然伴随着位错环的各边向环的外侧运动，即AB、BC、CD和DA四段位错分别沿着-z、x、z和-x轴方向运动，从而导致位错环扩大。（3）在s的作用下，在滑移面上方的BC位错的半原子面和在滑移面下方的DA位错的半原子面将扩大，即BC位错沿-y轴运动，DA位错沿y轴运动。而AB和CD为螺型位错，不运动。ABCD>>>>bttssxyzo4、面心立方晶体中，在（111）面上的单位位错在（111）面上分解为两个肖克莱不全位错，请写出该位错反应，5、判断下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞上作出矢量图。能进行能进行能量相等，不能进行反应后能量增加，不能进行6、试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为的螺型位错受阻时，能否通过交滑移转移到面中的某个面上继续运动？为什么？（111）面与面