《1122线缺陷和面缺陷》-精选·课件.ppt

§3.2 线缺陷 位错：晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。 3.2.1位错的基本类型 刃型位错 ：正刃型位错（ ）、负刃型位错( ) 刃型位错的几何特征： (1)位错线与其滑移矢量d垂直，刃型位错可以为任意形状的曲线。 (2)有多余半原子面。 习惯上，把多余半原子面在滑移面以上的位错称为正刃型位错，用符号“┻”表示，反之为负刃型位错，用“┳”表示。刃型位错周围的点阵畸变关于半原子面左右对称。 (2)螺型位错：左螺型位错、右螺型位错 (3) 混合型位错 位错的易动性 3.2.2 柏氏矢量 柏氏矢量 （1）确定方法 a 规定位错线指出屏幕（纸面）为正 b 在位错周围沿着点阵结点形成右螺旋的封闭回路。（柏氏回路） c 在理想晶体中按同样顺序作同样大小的回路。 （不能闭合） d 在理想晶体中从终点到起点的矢量即为柏氏矢量。 柏氏矢量 （1）确定方法 a 在位错周围沿着点阵结点形成右螺旋的封闭回路。（柏氏回路） b 在理想晶体中按同样顺序作同样大小的回路。 c 在理想晶体中从终点到起点的矢量即为柏氏矢量。 (2)柏氏矢量的表示方法 a 表示: b 求模： (3)柏氏矢量的特性 a 代表位错，并表示其特征（强度、畸变量）。 b 表示晶体滑移的方向和大小：b平行于滑移方向 c 柏氏矢量的守恒性（唯一性）：一条位错线具有唯一的柏氏矢量。 d 判断位错的类型：刃型位错b垂直于位错线，螺型位错b平行于位错线。 e 用柏氏回路求得的柏氏矢量为回路中包围的所有位错柏氏矢量的总和（矢量和） —— 可加性 3.2.3 位错密度 3.2.3 位错密度 §3.3 面缺陷 面缺陷：晶体偏离周期性点阵结构的二维缺陷称~ 类型：表面（surface) 内界面（interface）：晶界、亚晶界、 孪晶界、相界、堆垛层错 表面能(γ）：晶体表面单位面积自由能的增加 影响γ的因素： (1) 与晶体表面原子排列的致密程度有关。原子 密排的表面具有最小的表面能。 (2)γ还与晶体表面曲率有关。曲率半径小,曲率 大,γ愈大。 (3)外部介质的性质。介质不同,则γ不同。 (4)还与晶体性质有关。晶体本身结合能高，则γ大 晶体材料的表面由最密排面和次密排面组成， 表面的不饱和键数最少，能量最低。 在实际的表面上存在着大量的平台(Terrace)、台阶(Ledge)和扭折(Kink，亦称为断口)。该结构称为TLK模型 高低不平＋微裂纹 Terrace Ledge Kink 实际存在的表面，表面上能量高、活性大，发生大量的吸附与化合等 表面点缺陷主要是原子热运动造成的表面空位或空位团簇(Cluster) 晶界：位向不同的相邻的晶粒之间的界面 有序到无序的过渡区域 亚晶界：每个晶粒可分为若干个更小的亚晶粒， 相邻亚晶粒之间的界面 3.3.2晶界和亚晶界  entire sample Crystal lattice structure within a single grain Break down of atomic symmetry at grain boundaries Grains separated by a grain boundaries 晶粒空间位向不同 空间过渡：atom simulation of Si grain boundary TEM image showing grain boundaries Grain Boundary HRTEM 确定晶界位置用： (1)两晶粒的位向差θ 按θ的大小分类： 小角度晶界θ10o 大角度晶界θ10o * 位错是晶体中普遍存在的线缺陷，它的特点是在一维方向的尺寸较长，另外二维方向上尺寸很小，从宏观看位错是线状的。从微观角度看，位错是管状的。位错对晶体的生长、扩散、相变、塑性变形、断裂等许多物理、化学性质及力学性质都有很大影响。因此位错是材料科学基础中一个重要内容。 图2-4 电子显微镜下观察到的位错线 螺位错具有如下的几何特征： (1)螺位错线与其滑移矢量d平行，故纯螺位错只能是直线。 (2)根据螺旋面的不同，螺位错可