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第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 实际金属是多晶体，晶体内部存在晶格缺陷。 ?点缺陷 ?线缺陷 ?面缺陷 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.1 点缺陷 在三个方向都很小的缺陷——零维缺陷 空位 包括: 间隙原子 置换原子 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.1 点缺陷 在三个方向都很小的缺陷——零维缺陷 包括: 空位 间隙原子 置换原子 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.1.1 点缺陷的类型及形成 1. 空位 形成原因：原子热动力，使其跳离正常位置——能量起伏 空位浓度：n/N=A?e(-△Eu/KT) n:空位数。 N：原子个数。 △Eu：空位形成能。 随温度上升，n/N呈指数增加。 材料淬火：（加热高温急冷）会产生大量的过饱和空位。 第二章 晶体缺陷 2.1.1 点缺陷的类型及形成 1. 空位 热力学使平衡原子跳至三个去处： 外表面 ①跳至 晶体表面 →肖脱基空位 晶界 ②跳至晶格间隙中形成间隙 原子→弗兰克尔空位 ③跳至其它空位处→不产生多余空位 空位处：晶格负畸变 第二章 晶体缺陷 2.1.1 点缺陷 类型及形成 1. 空位 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.1.1 点缺陷的类型及形成 2. 间隙原子------占据晶格间隙中。 ①同类间隙原子：产生一个弗兰克尔空位，则产生一个间隙原子， 其浓度远低于空位浓度。 ②异类间隙原子：原子半径小的非金属元素 C、 N、B……溶于晶格间隙中。 异类间隙原子与金属基体形成: 间隙固溶体或化合物 间隙原子：产生晶格正畸变。 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.1.1 点缺陷的类型及形成 3. 置换原子 占据晶格结点的异类 原子。 如：Fe中溶有Mn、 Si、Cr… 正畸变 晶格 负畸变 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.1.2点缺陷的运动及平衡浓度 ①.点缺陷的运动 晶体中的点缺陷并非固定不动，而是处在不断改变位置的运动状态。 例如：空位四周的原子由于热振动的能量起伏，有时可获得足够高的能量，离开原来的平衡位置而跑入空位，于是这个原子原来的位置就形成了空位。这一过程也可看作是空位向邻近结点的迁移。此外在点缺陷运动过程中，若间隙原子与空位相遇，则两者都消失，这一过程称为复合或湮灭。 第二章 晶体缺陷 2.1.2点缺陷的运动及平衡浓度 ②.点缺陷的平衡浓度 由于原子的热运动，空位和间隙原子将不断产生，不停地由一处向另一处迁移，同时也将发生点缺陷的复合。应用热力学和统计力学原理，不但可以证明空位等点缺陷是热力学稳定缺陷，而且可计算出晶体在一定温度下空位或间隙原子的平衡浓度。 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.1.3点缺陷对材料的性能影响 ∵点缺陷产生晶格畸变 ①使金属强度、硬度升高 ∴ ②使电阻升高 ③对相变形核有利 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.2线缺陷（位错） 在一个方向上缺陷尺寸较大，而另外两个方向缺陷尺寸较小。 位错：晶体中某处有一处或若干处原子发生有规律的错排现象。 或：晶体的已滑移区与未滑移区的交界。长度达几百—几万个原子间距，宽度为几个原子间距 —— 线缺陷。 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.2线缺陷（位错） 2.2.1位错的基本理论 1.位错学的产生 1934年泰勒，波朗依和奥罗万三人几乎同时提出晶体中位错的概念。泰勒把位错与晶体塑变的滑移联系起来，认为位错在切应力作用下发生运动，依靠位错的逐步传递完成了滑移过程。与刚性滑移不同，位错的移动只需邻近原子作很小距离的弹性偏移就能实现，而晶体其他区域的原子仍处在正常位置，因此滑移所需的临界切应力大为减小。 第二章 晶体缺陷（Defect of the crystals） 2.2.1位错的基本理论 1. 位错学的产生 弗兰克尔计算无