晶体生长和缺陷.ppt

零维一维二维三维空位间隙原子置换原子各类位错各类界面，表面及层错等第二相粒子、空位团等实际晶体中常存在各种偏离理想结构的区域，即晶体缺陷。晶体缺陷对晶体的性质起着重要作用。存在于点阵式晶体结构中的缺陷，按几何特征可分为：——点缺陷——线缺陷——面缺陷——体缺陷第37页,共56页，星期六，2024年，5月1点缺陷2线缺陷3面缺陷第38页,共56页，星期六，2024年，5月FrenkelShockleyCa+2取代Na+Ca+2Na+Cl-NaCl晶体（1）Frenkel型复合型空位＋间隙（2）Shockley型复合型Na空位＋Cl空位一对空位第39页,共56页，星期六，2024年，5月2线缺陷——位错一、位错理论的提出晶体在切应力作用下，原子沿滑移面同步刚性地平移，滑移面上下两部分晶体相对错动。←ττ→滑移面←ττ→第40页,共56页，星期六，2024年，5月1.刃型位错ABCD—滑移面—多余半原子面—滑移区—未滑移区滑移面滑移矢量←ττ→bEFDABC⊥⊥第41页,共56页，星期六，2024年，5月晶体中由已滑移区与未滑移区的交界处，原子严重错排而造成的晶体缺陷称为位错。E-F线称为位错线。由于它像刀刃，所以称为刃型位错。正、负刃位错分别用“⊥”、“”表示。EF核心区域第42页,共56页，星期六，2024年，5月特点:①位错线与滑移矢量构成的面称为滑移面。②刃型位错周围的晶体产生畸变，使位错线周围产生弹性应变，造成应力场。③在位错线周围的畸变区,原子有较高的能量，该区只有几个原子宽，所以该区称线缺陷。第43页,共56页，星期六，2024年，5月2、螺位错单晶受切应力τ作用，上下两部分晶体沿滑移面发生了部分滑移。滑移区与未滑移区交线为EF，EF线周围的原子失去了正常排列。它们围绕着EF构成了一个以EF为轴的螺旋面，这种晶体缺陷称为螺位错。τ螺型位错模型EFABCDτbEFABCD上层原子下层原子EF第44页,共56页，星期六，2024年，5月电子显微镜下的位错透射电镜下钛合金中的位错线(黑线)高分辨率电镜下的刃位错（白点为原子）第45页,共56页，星期六，2024年，5月柏氏矢量——定量描述位错的物理量1、柏氏矢量的确定①选定位错线的正方向。②含有位错的晶体中，绕位错线沿好区作右旋的闭合回路。③在完整晶体中作同样回路，它必然不能闭合。④从终点连向起点得。第46页,共56页，星期六，2024年，5月AA右旋闭合回路完整晶体中回路刃位错柏氏矢量的确定步骤：★由此确定的柏氏矢量与柏氏回路的大小及形状无关，位错运动或形状发生变化时，其柏氏矢量不变。第47页,共56页，星期六，2024年，5月螺位错柏氏矢量的确定步骤：右旋闭合回路完整晶体中回路第48页,共56页，星期六，2024年，5月2、柏氏矢量的意义意义在于：反映位错周围点阵畸变的总积累（包括强度和取向）。位错可定义为柏氏矢量不为零的晶体缺陷。位错线是晶体滑移区与未滑移区的边界线，滑移区上下两部分晶体相对滑移的大小和方向就是。第49页,共56页，星期六，2024年，5月3面缺陷——界面一、界面类型1、一般分类金属晶体中两相邻的部分的取向、结构、或点阵常数不同，在它的接触处将形成界面。界面是一种二维缺陷，对材料的许多性能有重要影响。晶界、亚晶界、孪晶界与相界晶界：多晶材料内部结构相同，而取向不同的晶粒之间的界面。纯铁内部结构示意图第50页,共56页，星期六，2024年，5月亚晶界：孪晶界：相界：晶粒内部位相差10°的微区称亚结构或亚晶，其界面称亚晶界。具有特殊取向的两相邻区域，原子相对某晶面呈镜面对称排列，这两相邻区组成一对孪晶。其界面叫孪晶界。具有不同晶体结构，不同化学成分的两相之间的界面。第51页,共56页，星期六，2024年，5月完全共格界面：