晶体缺陷new的教案.pptxVIP

晶体缺陷new的教案;课程的性质和任务;主要内容;前言 Introduction;材料(Materials)是国民经济的物质基础。 材料无处不在，无处不有 ;我国材料的历史进程(Historical perspective);;湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑;;明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展 停滞状态 解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。 一整套材料体系 门类全齐 数量 质量 钢铁突破亿吨大关 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭; 什么是材料科学? 材料科学是一门以固体材料为研究对象，以固体物理热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为基础的边缘交叉基础应用学科。 它运用电子显微镜、X—射线衍射、能谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，研究材料的成分、加工工艺与组织、性能之间的关系及其相关规律的科学。;;了解和学会现有材料的使用方法 研究开辟现有材料的新工艺、新用途 研究和创建新材料;欢迎进入第一章学习内容;第一章 晶体缺陷;晶体学基础;理想晶体： 晶体中的原子规则地和周期性地排列于空间 实际晶体： 原子的排列不可能那样规则、完整，常存在各种偏离理想结构的情况，即晶体缺陷。 产生晶体缺陷的原因？;;晶体结构缺陷的类型按几何形态分类:;1、点缺陷（零维缺陷）： 其特征是三个方向的尺寸都很小，不超过几个原子间距，故称零维缺陷。如：空位、间隙原子、杂质或溶质原子 空位（vacancy）、 间隙质点（interstitial particle）、 　杂质质点（foreign particle）。 点缺陷与材料的电学性质、光学性质、高温动力学过程等有关。; 图1-1 晶体中的点缺陷 　　; 2、线缺陷（一维缺陷）： 其特征是缺陷在两个方向上尺寸很小，而第三方向上的尺寸却很大，甚至可以贯穿整个晶体，也称一维缺陷，如各类位错（dislocation）。 线缺陷的产生及运动与材料的韧性、脆性密切相关。 ; 图1-2 　刃型位错;;; 图1-4　面缺陷－晶界 ;４、体缺陷（三维缺陷）：;1.1 点缺陷（point defect）;1.1.1 点缺陷的形成 ;离开平衡位置的原子有三个???处：; 图1-5 晶体中的点缺陷;;空位的形成能Ev; 取 代 由于外来质点进入晶体而产生的缺陷 填 隙 ;;;3、过饱和点缺陷的产生 (supersaturated point defect); 1. 淬火; 2.冷加工; 3. 辐照; 点缺陷的类型 1-大的置换原子?????? 4-复合空位 2-肖特基空位???????? 5-弗仑克尔空位 3-异类间隙原子?????? 6-小的置换原子;1.1.2 点缺陷的平衡浓度;由热力学原理可知，在恒温下，系统的自由能;根据统计热力学，组态熵可表示为　;晶体组态熵的增值;于是;当N≥n时; 空位在T温度时的平衡浓度：;１.1.3 点缺陷的运动 ;点缺陷的迁移能Em;;;本节小结;1.2 位错 ;;位错概念的提出：;;;1.2.1 位错的基本类型和特征;3/25/2023 1:38:52 PM; 图1-2 　刃型位错;b. 刃型位错的结构特征: (1)有一额外的半原子面； (2)可理解为已滑移区与未滑移区的边界线，可是直线，也可是折线和曲线，但它们必与滑移方向和滑移矢量垂直; ;几种形状的刃形位错线;;2. 螺型位错的定义 ;3/25/2023 1:38:52 PM;;;b. 螺型位错的结构特征 （1）无额外的半原子面，原子错排呈轴对称； （2）根据位错线附近呈螺旋型排列的原子的旋转方向不同，分右旋和左旋螺型位错； （3）螺型位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线，位错线移动方向与晶体滑移方向互相垂直； ;;刃形位错的特征： ;3/25/2023 1:38:52 PM;3/25/2023 1:38:52 PM;注意： 由于位错线是已滑移区与未滑移区的边界线。因此，一根位错线不能终止于晶体内部，而只能露头于晶体表面（包括晶界）。若它终止于晶体内部，则必与其他位错线相连接，或在晶体内部形成封闭线。形成封闭线的位错称为位错环。;第75页/共244页;3/25/2023 1:38:52 PM