《工学晶体缺陷》ppt课件

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1、1二、金属晶体结构及几何特征1.常见的三种晶体结构面心立方体心立方密排六方既是晶体结构，又是点阵——仅是晶体结构，不是点阵—简单六方2配位数：1)面心立方（fcc或A1）晶胞原子数：1/8×8＋1/2×6＝4点阵常数：最近原子间距：<110>方向12致密度：32)体心立方（bcc或A2）晶胞原子数：1/8×8＋1＝2点阵常数：最近原子间距：<111>方向配位数：8致密度：43)密排六方（hcp或A3）晶胞原子数：1/6×12＋1/2×2点阵常数：最近原子间距：配位数：6＋6致密度：＋3＝6方向52．晶体结构中的间隙八面体间隙尺寸：1）面心立方八面体间隙数目：1/412 +1 = 46四面体间

2、隙尺寸：四面体间隙数目：18 = 87八面体间隙尺寸：2）体心立方八面体间隙数目：1/26 + 1/412 = 6——扁八面体8四面体间隙尺寸：四面体间隙数目：1/246 = 129四面体间隙数目：1/312+ 16＝103）密排六方八面体间隙数目：16=6104）综合比较fcc与hcp相比，间隙尺寸相同，分布位置不同。fcc与bcc相比，间隙数量少，致密度大。注：bcc晶体的八面体间隙是扁八面体，故虽然其间隙数量多，但溶解异类小原子的能力远远不及fcc晶体。八面体间隙四面体间隙数量尺寸数量尺寸fcc40.41480.225bcc60.15120.29hcp60.414120.

3、225111.离子晶体结构离子晶体结构规则负离子配位多面体规则——鲍林第一规则电价规则——鲍林第二规则关于负离子多面体共用点、棱的规则——鲍林第三规则12典型离子晶体结构NaCl型CsCl型立方ZnS型（闪锌矿）六方ZnS型（纤锌矿）CaF2型（萤石）TiO2型（金红石）二元离子晶体——不等径刚球密堆理论132.共价晶体结构（原子晶体）典型共价晶体结构金刚石型（单质型）ZnS型（AB型）SiO2型（AB2型）14第三节原子的不规则排列晶体中的缺陷——原子排列偏离完整性的区域点缺陷——在三个方向上尺寸都很小线缺陷——在二个方向上尺寸很小面缺陷——在一个方向上尺寸很小15一、点缺陷——包括空位、间

4、隙原子、杂质或溶质原子1.形成局部点阵畸变原子热振动克服约束，迁移到新的位置空位、间隙原子部分原子获得足够高的能量形成引起16肖脱基缺陷——原子迁移到表面——仅形成空位弗兰克缺陷——原子迁移到间隙中——形成空位-间隙对杂质或溶质原子——间隙式（小原子）或置换式（大原子）2.分类173.点缺陷的平衡浓度Ne—平衡空位数N—原子总数Ev—每增加一个空位的能量变化k—玻尔兹曼常数T—绝对温度其中：A由振动熵决定的系数，取1~10，通常取1。T↑--C↑18附加电子散射——电阻↑4.点缺陷对晶体性能的影响间隙原子——体积膨胀1~2个原子体积空位——体积膨胀0.5个原子体积屈服强度↑对扩散、内耗、高温

5、形变和热处理等过程有重要影响。点阵畸变19位错逐排依次运动——塑变原子面整体滑移——塑变理论强度远大于实测值探求新理论——位错理论发现问题促使核心计算强度值实测值结果二、线缺陷201)刃位错1.位错基本类型形成畸变区多出（或少了）半排原子面用┻（或┳）表示刃位错正：上压下拉负：上拉下压称为┻┻21原子面部分错动一个原子间距螺位错不吻合过渡区形成畸变区纯剪切应力区形成称作2)螺位错223)混合位错刃型位错分量＋螺型位错分量232004-7-18西北工业大学材料科学基础CAI课件王永欣主编242.柏氏矢量——反映位错区畸变的方向与程度1)柏氏矢量的求法（1）包含位错线做一封闭回路——柏氏回路（2

6、）将同样的回路置于完整晶体中——不能闭合（3）补一矢量（终点指向起点）使回路闭合——柏氏矢量1234567891011123456789101125（1）包含位错线做一封闭回路——柏氏回路（2）将同样的回路置于完整晶体中——不能闭合（3）补一矢量（终点指向起点）使回路闭合——柏氏矢量1212341231234111212341231234112004-7-18西北工业大学材料科学基础CAI课件王永欣主编26（1）满足右螺旋规则时，柏氏矢量与柏氏回路路径无关——唯一性（2）用柏氏回路求得的柏氏矢量为回路中包围的所有位错柏氏矢量的总和（矢量和）——可加性（3）同一位错，柏氏矢量处处相同——同一性2

7、）柏氏矢量特性273）柏氏矢量表示法对于立方晶系a=b=c模：例：28例：例：294）三种位错柏氏矢量的特点刃位错垂直主要是正应力螺位错平行纯剪应力混合位错一定角度复杂位错类型柏氏矢量与位错线关系畸变应力场305）位错正、负（左、右）的确定刃位错：有晶体图时用右手法则——中指b方向，食指位错线方向，拇指：上正下负无晶体图时用旋转法——b顺时针方向转90°，与位错线方向：顺正逆负人为规定位错线方向L