晶体结构缺陷材料科学基础课件.ppt

2、阳离子填隙型Zn1+xOZnO在Zn蒸汽中加热，颜色加深，缺陷反应为：第94页,共94页，星期六，2024年，5月**图3-18倾斜晶界与扭转晶界示意图第62页,共94页，星期六，2024年，5月图3-19是简单立方结构晶体中界面为（100）面的倾斜晶界在（001）面上的投影，其两侧晶体的位向差为θ，相当于相邻晶粒绕[001]轴反向各自旋转θ/2而成。几何特征是相邻两晶粒相对于晶界作旋转，转轴在晶界内并与位错线平行。为了填补相邻两个晶粒取向之间的偏差，使原子的排列尽可能接近原来的完整晶格，每隔几行就插入一片原子。图3-19简单立方晶体中的对称倾斜晶界第63页,共94页，星期六，2024年，5月最简单的小角度晶界是对称倾斜晶界（symmetricaltiltboundary），这种晶界的结构是由一系列平行等距离排列的同号刃位错所构成。位错间距离D、伯氏矢量b与取向差θ之间满足下列关系由上式知，当θ小时，位错间距较大，若b=0.25nm，θ=1o，则D=14nm；若θ＞10o，则位错间距太近，位错模型不再适应。第64页,共94页，星期六，2024年，5月（二）、大角度晶界实验研究（如场离子显微镜观察）表明，大角度晶界两侧晶粒的取向差较大，但其过渡区却很窄（仅有几个埃），其中原子排列在多数情况下很不规则，少数情况下有一定的规律性，因此很难用位错模型来描述。一般大角度晶界的界面能大致在0.5~0.6J/m2左右，与相邻晶粒的取向差无关。但也有些特殊取向的大角度晶界的界面能比其它任意取向的大角度晶界的界面能低，为了解释这些特殊晶界的性质，提出了大角度晶界的重合位置点阵（coincidencesitelattice即CSL）模型，O点阵模型，DSC点阵模型等。第65页,共94页，星期六，2024年，5月二、堆积层错堆垛层错(以下简称层错),就是指正常堆垛顺序中引入不正常顺序堆垛的原子面而产生的一类面缺陷。以面心立方结构为例,当正常层序中抽走一原子层,相应位置出现一个逆顺序堆层……ABCACABC……称抽出型(或内禀)层错；如果正常层序中插入一原子层，如图3-20(b)所示，相应位置出现两个逆顺序堆层……ABCACBCAB……称插入型(或外禀)层错。第66页,共94页，星期六，2024年，5月图3-20面心立方晶体中的抽出型层错(a)

和插入型层错(b)这种结构变化，并不改变层错处原子最近邻的关系(包括配位数、键长、键角)，只改变次邻近关系，几乎不产生畸变，所引起的畸变能很小。因而，层错是一种低能量的界面。第67页,共94页，星期六，2024年，5月三、反映孪晶界面面心立方结构的晶体中的正常堆垛方式是六方密排面作……△△△△△△△△……的完全顺顺序堆垛（或与此等价，作……▽▽▽▽▽……完全逆顺序堆垛）。如果从某一层起全部变为逆时针堆垛，例如……△△△△▽▽▽▽……，则这一原子面成为一个反映面，两侧晶体以此面成镜面对称（见图3-21）。这两部分晶体成孪晶关系，由于两者具有反映关系，称反映孪晶，该晶面称孪晶界面。第68页,共94页，星期六，2024年，5月图3-21面心立方晶体中{111}面反映孪晶的〈110〉投影图沿着孪晶界面，孪晶的两部分完全密合，最近邻关系不发生任何改变，只有次近邻关系才有变化，引入的原子错排很小，称共格孪晶界面。孪晶界面的能量约为层错能之半。第69页,共94页，星期六，2024年，5月定义——形成条件：结构类型相同，化学性质相似，置换质点大小相近。第四节固溶体易于形成按溶解度大小可分为：连续固溶体有限固溶体形成史：(1)在晶体生长过程中形成(2)在熔体析晶时形成(3)通过烧结过程的原子扩散而形成几个概念区别——固溶体、化合物、混合物。从热力学角度分析——第70页,共94页，星期六，2024年，5月由?G＝?H－T?S关系式讨论：(1)溶质原子溶入溶剂晶格内，使?H大大提高——不能生成SS。(2)溶质原子溶入溶剂晶格内——大大地降低?H，系统趋