点缺陷对材料加工的影响..docVIP

点缺陷对材料加工的影响 摘要：随着航天航空、能源、汽车、电子和国防等领域尖端科学技术的持续发展，材料的服役环境也正变得越来越复杂，在它们的使用过程中很可能会出现大量的微裂纹、微孔洞等微缺陷。这些缺陷不论是出现在材料的生产制备阶段还是在材料的服役过程中，都对材料的动态响应以及层裂损伤过程有着重要的影响。点缺陷不仅在材料中普遍存在，而且又是最简单的一种缺陷形式，在实验中相对较易控制。 1.晶体缺陷筒介 1.1缺陷的含义 通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。在理想晶体结构中，所有的质点严格按照空间点阵排列，处于平衡位置上。然而，在任一温度下，实际晶体的原子排列都不会是完整的点阵，即晶体中一些区域的原子的正规排列遭到破坏而失去正常的相邻关系，这样便会产生晶体结构缺陷。 1.2缺陷的分类 按缺陷的几何形状和涉及的范围，可以把晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，其中点缺陷为最基本形式，其他的晶体缺陷都可以看成是由点缺陷构成的。点缺陷又称零维缺陷，指缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。点缺陷包括空位、间隙质点、杂质质点三类。正常结点位没有被原子或离子所占据，形成空结点，称为空位；原子或离子进入到晶体中正常结点之间的间隙位置，称为间隙质点；外来原子或离子进入晶格成为晶体中的杂质，这些杂质原子或离子可以取代原来晶格中的原子或离子而进入正常结点的位置，称为取代原子或离子，也可以进入本来就没有原子的间隙位置生成间隙式杂质质点。 1.3点缺陷产生的方式 一般有两种方式：平衡点缺陷和过饱和点缺陷。前者点缺陷浓度与温度密切相关，点缺陷属于热力学平衡的缺陷，后者通常有外来作用参与，如猝火和辖照等。 根据产生缺陷的原因，晶体缺陷也可分为三类：热缺陷、杂质缺陷和非化学计量结构缺陷。 热缺陷：当晶体的温度高于绝对零度时，由于晶格内原子的热运动会使一部分能量较大的原子离开平衡位置而造成缺陷，这类缺陷称为热缺陷。 热缺陷有两种基本形式：杂质缺陷和非化学计量缺陷； 杂质缺陷是指由于外来原子进入晶体而产生的缺陷，分为间隙杂质原子和置换杂质原子，杂质缺陷的浓度与温度无关；非化学计量结构缺陷是指化学组成会明显的随着周围环境气氛的性质和压力大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，由此产生的晶体缺陷称为非化学计量缺陷，它是产生型半导体和型半导体的重要基础。 研宄表明，在绝对零度以上，任何物质晶体中均存在点缺陷。当点缺陷的浓度（原子分数）较小时，点缺陷彼此分立存在；当点缺陷浓度增加时，点缺陷将发生相互作用形成复杂的缺陷团簇。晶体中这类呈热力学平衡态且不被任何热处理或退火过程所消除的缺陷叫做本征点缺陷。 杂质点缺陷是由外来杂质进入晶体之中而产生的缺陷。任何物质晶体都不可能达到纯净，总会掺杂其他成分，因此杂质缺陷也是材料中不可避免的一种重要缺陷形式。 2.点缺陷对材料加工的影响 谷万里等对304不锈钢精密铸件进行研究，发现其内部出现的不规则截面点缺陷数量较少, 截面形状不规则, 尺寸在 0.01～0.1 mm 之间, 主要成分为碳、氧、铬、铁和镍, 其中碳元素含量较高。该类缺陷的形成主要由于在脱蜡过程中蜡料有剩余, 燃烧后生成碳化物, 其防止措施是在脱蜡过程中注意死角部位的完全脱蜡。对于圆形截面点缺陷, 数量较多, 截面呈圆形, 尺寸在 0.2～1 mm 之间, 主要成分为硅和锰的氧化物, 其形成原因是在熔炼过程中杂质的引入造成的。其防止措施是适当提高熔炼时的功率,并增加除渣次数, 以获得纯净的金属液。 谷万里, 盛文斌. 304不锈钢精铸件点缺陷的形成与控制[J]. 热加工工艺, 2007, 01期:56-58. DOI:doi:10.3969/j.issn.1001-3814.2007.01.018. 胡本芙等采用超高压电镜与离子加速器相连结的复合辐照装置,研究了注He对低活性eF一Cr一Mn(W,V)合金辐照产生的点缺陷及二次缺陷行为的影响.实验结果表明:辐照初期形成的点缺陷与He相互作用,进而影响二次缺陷(位错、位错环和空洞)的形成;He明显促进位错密度增大和空洞核心形成,并导致空洞肿胀增加.对辐照产生的点缺陷与He相互作用的机理进行了理论分析.得知He促进空洞肿胀增加,这是由于He促进位错密度增大,基体中尾间强度增加所致.辐照初期,促进高密度位错环形成,位错环彼此快速长大、相互缠绕,形成高密度位错网络,增大位错密度.)同时辐照空洞核心优先在位错线及位错环内部形成. 胡本芙, 木下博嗣, 高桥平七郎. 氦对低活性Fe—Cr—Mn（W,V）合金焊接热影响