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材料科学基础第三章晶体缺陷

本章要求掌握的主要内容

一.需掌握的概念和术语

1、点缺陷、Schottky空位、Frankel空位、间隙原子、置换

原子

2、线缺陷、刃型位错、螺型位错、混合型位错、伯氏矢量

、位错运动、滑移、(双)交滑移、多滑移、攀移、交割、

割阶、扭折、塞积；位错应力场、应变能、线张力、作用

在位错上的力、位错密度、位错源、位错生成、位错增殖

、位错分解与合成、位错反应、全位错、不全位错、堆垛

层错

3、面缺陷、表面、界面、界面能、晶界、相界

4、关于位错的应力场、位错的应变能、线张力等可作为一

般了解

5、晶界的特性(大、小角度晶界)、孪晶界、相界的类型

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维纳斯“无臂”

之美更深入人心

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处处留心皆学问第4页,共128页，星期六，2024年，5月

u晶体结构的特点是长程有序。结构基元或者构成物体的粒

子(原子、离子或分子等)完全按照空间点阵规则排列的晶体

叫理想晶体。

u在实际晶体中，粒子的排列不可能这样规则和完整，而是

或多或少地存在着偏离理想结构的区域，出现了不完整性。

u把实际晶体中偏离理想点阵结构的区域称为晶体缺陷。

u实际晶体中虽然有晶体缺陷存在，但偏离平衡位置很大的

粒子数目是很少的，从总的来看，其结构仍可以认为是接近

完整的。

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根据几何形态特征，可以把晶体缺陷分为三类：点缺

陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷（pointdefect）：特征是三维空间的各个

方面上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺

度，又称零维缺陷，包括空位、间隙原子、杂质和溶

质原子。

线缺陷（linedefect）：特征是在两个方向上尺

寸很小，另外一个方向上很大，又称一维缺陷，如各

类位错。

面缺陷（planardefect）：特征是在一个方面上

尺寸很小，另外两个方面上很大，又称二维缺陷，包

括表面、晶界、亚晶界、相界、孪晶界等。

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第一节点缺陷

§3.1.1点缺陷的类型及形成

u点缺陷的定义

点缺陷：在三维方向上尺寸都很小（远小于晶体或晶粒的

线度）的缺陷。

u1.点缺陷的类型

常见的基本点缺陷有空位、间隙原子和置换（杂质）原子。

1.空位：正常结点位置出现的原子或离子的空缺；

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2.间隙原子：指原子进入正常格点位置之间的空隙位置；

3.置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。

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2.点缺陷的形成（本征缺陷的形成）

u点缺陷形成最重要的环节是原子的振动

u原子的热振动（以一定的频率和振幅作振动）

u原子被束缚在它的平衡位置上，但原子却在做着挣脱

束缚的努力

u点缺陷形成的驱动力：温度、离子轰击、冷加工

u在外界驱动力作用下，哪个原子能够挣脱束缚，脱离

平衡位置是不确定的，宏观上说这是一种几率分布

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图晶体中的点缺陷(a)肖特基空位(b)弗仑克尔空位

空位的两种类型：

u离位原子迁移到晶体的表面上，这样形成的空位通常称为肖

特基缺陷；

u可迁移到晶体点阵的间隙中，这样的空位称弗仑克尔缺陷。