1.2固体材料的晶体结构.ppt

（a）陶瓷MgO； （b）陶瓷ZrO2； （c）陶瓷Al2O3 图1-9 常见离子化合物的晶体结构 1.2.2 共价晶体与离子化合物的晶体结构Crystal structures of covalent and ionic crystals 常见的离子化合物的晶体结构有AB、AB2和A2B3三种类型，如上图1.9所示。 * 1.2.3 实际晶体的结构特征Structure Characteristics of Real Crystals 实际晶体形成时，常会遇到一些不可避免的干扰，造成实际晶体与理想晶体(即单晶体)的一些差异。例如，处于晶体表面的离子与晶体内部的离子就有差别。又如，晶体在成长时，常常是在许多部位同时发展，结果得到的不是“单晶体”(single crystal)，而是由许多细小晶体按不规则排列组合起来的“多晶体”(polycrystal) 。 （a）单晶体 （b）多晶体 （c）多晶体纯铁在显微镜下的组织 图1-10 单晶体与多晶体示意图 * 1.2.3 实际晶体的结构特征Structure Characteristics of Real Crystals 实际应用的晶体材料总是不可避免地存在着一些原子偏离规则排列的不完整性区域，原子的不规则排列产生晶体缺陷。晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中具有重要作用。 晶体缺陷（crystal defects）： 实际晶体中与理想点阵结构发生偏差的区域。 点缺陷(point defects)： 在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、间隙原子、异类原子等。 线缺陷(linear defects)： 在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上尺寸较大的缺陷。主要是位错。 面缺陷(planar defects)： 在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。 如晶界、相界、表面等。 维纳斯“无臂”之美更深入人心 * 一 点缺陷(Point defects) 1 点缺陷的类型 （1）空位(vacancy)： 肖脱基空位（ Schottky vacancy ）：2,4 ——离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面。 弗兰克尔空位（Frankel vacancy） ：5 ——离位原子进入晶体间隙。 形成原因：（1）热振动中的能力起伏。 （2）外来作用，如高温淬火、塑性变形、辐照、冷加工等。 （2）间隙原子(interstitial atoms)：位于晶体点阵间隙的原子。3 （3）置换原子(substitutional atoms)：位于晶体点阵位置的异类原子。1，6 图1.11 点缺陷 1.2.3 实际晶体的结构特征Structure Characteristics of Real Crystals * 1.2.3 实际晶体的结构特征Structure Characteristics of Real Crystals 4 点缺陷与材料行为 （1）结构变化：晶格畸变 （lattice distortion/lattice deformation） （如空位引起晶格收缩， 间隙原子引起晶格膨胀， 置换原子可引起收缩或膨胀。） （2）性能变化：物理性能（如电阻率增大，密度减小。） 力学性能（屈服强度提高。） * 线缺陷是指晶体中二维尺度很小而第三维尺度较长的缺陷，即“位错”。 位错是晶体结构中的一种极为重要的微观缺陷。实质上这种晶体结构的不完整性，是一种普遍存在的形式。位错是在晶体中某处有一列或若干列原子发生了有规则的错排现象。位错可视为晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成的结果。晶体滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。 其基本形式有两种，即刃型位错与螺型位错。 位错的形成：晶体的局部滑移 意义：对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂等起着决定性的作用，对材料的扩散、相变过程有较大影响。 2. 线缺陷（linear defects） 1.2.3 实际晶体的结构特征 * 2. 线缺陷（linear defects） 1.2.3 实际晶体的结构特征 硅中扩展位错的晶格像 不锈钢中两平行滑移面上的位错列 * 2. 线缺陷（linear defects） 1.2.3 实际晶体的结构特征 （1）刃型位错 edge disloca