第三章 晶体结构缺陷(精编).ppt

1、稳定晶格，防止发生晶型转变。 2、活化晶格。 3、固溶强化：固溶体的强度与硬度往往高于个组元，而塑性较低。 4、固溶体对材料物理性质的影响。 （1）对称倾侧小角度晶界 是由一列垂直分布的同号刃型位错所组成的，相邻两个位错间的距离为： D=b/? tg(?/2)??/2=(nb/2)/nD （3）扭转小角度晶界 * * * * * * * * 位错运动到晶体表面时，整个上半部晶体相对下半部 刃型位错的滑移 移动了一个柏氏矢量。 b. 螺位错的滑移 虚线：螺旋线为其原始位置 在切应力?作用下，当原子做很小距离的移动时，螺位错本身向左移动了一个原子间距，到图中实线螺旋线位置，滑移台阶（阴影部分）也向左扩大了一个原子间距。 螺位错不断运动，滑移台阶不断向左扩大，当位错运动到晶体表面，晶体的上下两部分相对滑移了一个柏氏矢量。 外力继续作用，位错线逐步向左移动，直到位错线到达晶体表面。 2.晶体滑移方向与位错运动方向一致。 特征： 1.刃型位错滑移面唯一；螺位错可有多个滑移面 c. 位错的滑移特点： (a). 位错滑移面与晶体滑移面的关系 位错沿原子密排面及密排方向的运动最容易。原子排列最紧密地平面被认为是滑移面，最密排方向被认为是滑移方向。 (b). 位错的滑移方向 位错的滑移方向总是该位错的法线方向，即与位错的切线垂直的方向；位错的柏氏矢量b总是平行于外力方向。 B.位错的攀移： 刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。 多余半原子面通过空位（原子）扩散而缩短(或伸长)。 2. 所需能量不同， 位错攀移的实质： 滑移与攀移的区别： 3. 螺型位错没有攀移运动。 1. 运动方向不同； （平行/垂直 于滑移面） 攀移需要更大的能量； 正攀移 ——多余半原子面上移，空位加入 空位运动引起的攀移（正攀移） 分类：正攀移 负攀移 间隙原子运动引起的攀移（负） 负攀移 ——多余半原子面下移，原子加入 攀移矢量大小等于滑移面的面间距 位错的攀移是通过原子扩散完成，因此，不可能整条位错线同时攀移，只能一段一段（或一个、几个原子）的逐段进行，这样，位错线在攀移过程中就会变成折线。 位错的攀移力： （1）化学攀移力Fs，是指不平衡空位浓度施加给位错攀移力的驱动力。 （2）弹性攀移力Fc，是指作用于半原子面上的正应力分量作用下，刃位错所受的力。其中压应力能促进正攀移，拉应力则可促进负攀移 位错的攀移在高温下才能实现，在单晶生长中常利用位错攀移来消灭空位。如拉制单晶硅。 6、位错的能量： 位错线周围原子偏离平衡位置，处于较高的能量状态，高出的能量称为位错能 位错周围原子偏离平衡位置的位移量很小，因此而引起的晶格应变属于弹性应变，可用弹性力学的基本公式估算位错的应变能，但必须对晶体进行简化： 第一、忽略晶体的点阵模型，把晶体视为均匀的连续介质。 第二、把晶体看成各向同性，弹性模量不随方向而改变。 v为泊松比，约为0.33；G为材料的切变模量；b为材料的总的剪切变形量。刃位错的应变能比螺位错高50%左右 研究位错的意义 利用位错缺陷可以说明许多现象和晶体的有关性质。例如材料的塑性变化就是位错移动的结果；晶体生长快的原因之一就是晶体中有螺旋位错存在； 其次由于位错地区原子活动性较大，故能加速物质在固体中的扩散过程，这对烧结和固相反应有很大意义。 如今位错理论已成为研究晶体力学性质和塑性变形的理论基础，比较成功低、系统地的解释了晶体的屈服强度、加工硬化、合金强化、相变强化以及脆性、断裂和蠕变等晶体强度理论中的重要问题。 4、位错研究方法 主要是利用光学显微镜、X-ray衍射分析仪和电子显 微镜等来进行直接观察或间接测定。 三、面缺陷 面缺陷：是将材料分成若干区域的边界，每个区域内具有相同的晶体结构，区域之间有不同的走向，如表面、晶界、层错、孪晶面、相界面等。 定义：特定表面上晶体的平移对称性终止或间断。 晶界 堆积层错 反映孪晶面 （一）、晶界 晶体结构相同 空间取向不同 晶界两侧晶粒关系: 晶界:也称为位错界面，是不同取向晶粒之间的界面。 一.晶界的结构 根据区域间取向的几何关系不同，分为：位错界面、 孪晶界面、平移界面 根据界面上质点排列情况不同，分为：共格、半共格、非共格界面 位错界面根据相邻晶粒的位向差，分为： 小角度晶界 大角度晶界 共格界面 (特殊) 小角度晶界基本上由一系列刃位错组成。 1. 小角度晶界 θ 小角度晶界示意图 相邻晶粒位向差θ很小。 ，一般小于10? 。 θθ0（10o《θ《 15o）。 结构： 晶界中位错排列越密，则位向差愈大。 特点： A B C D 对称倾侧小角度晶界 非对称倾侧小角度晶界 扭转小角度晶界 小角度晶界 Ni0.76Al0.24:500pp