研究生入学考试晶体二维缺陷位错.pptxVIP

我国晶体缺陷研究的先驱—冯瑞;基本内容;第一节 点缺陷;1.1. 引言;缺陷在影响晶体的什么？;1.2. 点缺陷的形成方式;引入可观浓度点缺陷的方法;1.3. 空位及间隙原子的几何组态;a空位，b空位对，c三空位及空位四面体;﹡间隙原子:在点阵间隙位置挤进一个同类原子,该原子称为间隙原子.;c,对分间隙组态;﹡点缺陷热力学：晶体中点缺陷的存在一方面造成点阵畸变，使晶体内能升高，增加了晶体热力学不稳定性，另一方面增大了原子排列的混乱程度，改变了周围原子的振动频率。使熵值增大使晶体稳定。矛盾因素使晶体点缺陷在一定温度下有一定平衡数目。 C=A.exp(-NoEo/KN0T)=A.exp(-Qf/RT) Qf=N0E0,为形成空位的激活能，即形成一摩尔空位所需要的功，单位为J/mol,R=kN0,为气体常数 ，其值为8.31J/mol.K, A=exp(S0/k)由振动熵决定的系数，1～10;﹡点缺陷周围的畸变： 往晶体中引入一个空位，所造成的净体积膨胀,要小于一个原子体积,往晶体中引入 一个空位间隙原子,所造成的体积膨胀也小于一个原子体积它们周围原子离开它们的平衡位置,造成晶格畸变,而使晶体总自由能降低.在无表面应力的均匀的各向同性弹性体中引入一个强度为C有膨胀中心时,体积变化△υ为 式中σ为泊松(Poisson)比，r为常数，大多数金属r=1.5 ;﹡点缺陷周围的形成能： 形成一个点缺陷内能的增加。 ?空位形成能：从晶体内部取出一个原子(离子)放到晶体表面所需要的能量 ?间隙原子形成能：从晶体表面取出一个原子，挤进间隙位置所需要的能量。 可用实验法测定也要计算;﹡点缺陷周围的迁移能： 定义：点缺陷可往晶体中运动，运动中必须经过能量的最高点(即鞍点)，点缺陷超过鞍点所需能量为点缺陷的迁移能。 迁移方式：空位为直接式，间隙原子有直接式、间隙式和对分间隙式 热跃迁几率：将点缺陷看作微观粒子，处在热能谷中，从热涨落获得足够的能量越过势垒进入B。在势阱A中有n个无交互作用的粒子。P=B处粒子的流量/A中粒子的总数; 点缺陷的形成能和迁移能 ?金属的空位迁移能略低于空位形成能；间隙原子的迁移能比间隙原子的形成能小很多，且比空位迁移能大。 ?晶体中的自扩散是不依赖浓度梯度的扩散现象，它是由扩散原子的热运动而引起的原子迁移，实质上是空位在晶体中的迁移，因此，自扩散的激活能就等于空位的形成能加上空位的迁移能。;?退火时，空位向空位壑迁移，引起空位的湮没，位错、晶界、相界、自由表面均是空位壑。某温度T所需要退火时间t为：ln(t1/t2)=U[1/T2-1/T1]/K ;第二节 位错的基本性质;2.1.位错概念的引入;﹡理论屈服强度 设想变形时原子按扑克式滑移，即：;实际观察到的位错图片;矛盾之一：;矛盾之二：;若假定原子不是刚性的，而是可压缩的，则;﹡由上面的理论和实际的差别，可见规则整体刚性滑移模型是不切合实际的。设想晶体具有不完整性。引入位错概念： ?缺陷运动符合滑移特征 ?缺陷是易动的，但不如点缺陷那样易热激活 ?说明这种缺陷的来源和增殖;1934年，M.Polany,　E.Orowan,　G.I.Taylor同时独立的提出位错的概念。以后提出位错的各种模型、位错的应力场、相互作用等。 有许多的方法可观察到位错：透射电镜、浸蚀法、缀饰法、X射线衍射法、场离子显微镜等。;2.2 位错类型 ﹡位错分为两类：刃型位错和螺型位错，由滑移区与未滑移区的分界线来确定类型。;﹡刃型位错;刃型位错示意图(可分为正负刃型位错);半原子面的下部相当刀刃，刃口的交界线称为刃型位错，是已滑移区和未滑移区的分界线。 畸变量左右对称，但并不是一条线，而是一个细长管道。 位错线与滑移方向相垂直;一简单立方晶体，受切应力作用，右侧上下两部分原子沿滑移面ABCD滑移，滑移区与未滑移区的分界线即为螺型位错。 位错线平行于滑移方向。 可分为左螺型位错和右螺型位错 位错线周围存在畸变，实际上是一个管道;螺型位错示意图;﹡混合位错;在切应力作用下混合位错的产生(a)及其原子错排结构(b);2.3 位错的强度—柏氏矢量;柏氏矢量示意图---刃型位错;柏氏矢量示意图----螺型位错;位错柏氏氏量和位错线的关系;←位错环与柏氏矢量的确定;2.4 位错的性质;刃型位错正负的判定;刃型位错的正负利用右手法则来确定：食指—位错线方向；中指—柏氏矢量方向；拇指—代表多余半原子面。 拇指向上者为正刃型位错，向下者为负刃型位错。如图;2.5位错的柏氏矢量的物理意义;柏氏矢量守恒法;﹡柏氏矢量的表示方法;﹡柏氏矢量定义位错;2.6 位错能量的表示;2.7 位错密度;几种实际例子;位错与材料的力学性能有极其密切的关系，必须引起关注;第三节 位错的弹性性质;