材料科学基础 教学课件 作者 王章忠 第五章　晶 体 缺 陷.pptx

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1、第五章　晶体缺陷1)点缺陷：偏离区域在三维空间的各个方向上的尺度均很小，约为一个或几个原子间距，因此也称零维缺陷，如空位、间隙原子、杂质原子等。2)线缺陷：偏离区域在二个空间方向的尺度很小，在另一个方向的尺度较大，也称一维缺陷，如位错。3)面缺陷：偏离区域在一个空间方向的尺度很小，在另两个方向的尺度较大，也称为二维缺陷，如晶界、相界、堆垛层错等。第一节　点　缺　陷第二节　位　　错第三节　晶体的界面第一节　点　缺　陷一、点缺陷的种类及产生二、平衡点缺陷与过饱和点缺陷三、点缺陷的应用一、点缺陷的种类及产生图5-1　空位及自间隙原子示意图一、点缺陷的

2、种类及产生图5-2　合金中的点缺陷类型a)间隙原子　b)、c)置换原子一、点缺陷的种类及产生图5-3　点缺陷示意图a)肖脱基缺陷　b)弗伦克尔缺陷二、平衡点缺陷与过饱和点缺陷(一)平衡点缺陷(二)过饱和点缺陷(三)空位迁移能三、点缺陷的应用(一)点缺陷对金属物理性能和力学性能的影响(二)点缺陷在实践中的应用第二节　位　　错一、位错的基本概念二、位错的运动三、位错的能量及其交互作用四、位错的产生与增殖一、位错的基本概念(一)位错的类型(二)柏氏矢量(三)位错密度(一)位错的类型图5-?4　刃型位错模型a)原子组态　b)正刃型位错和负刃型位错(一)

3、位错的类型图5-5　螺型位错模型a)立体模型　b)原子组态　c)螺旋面(一)位错的类型图5-?6　混合位错模型a)立体模型　b)原子组态(二)柏氏矢量图5-7　刃型位错柏氏矢量的确定a)实际晶体的柏氏回路　b)完整晶体的相应回路(二)柏氏矢量图5-8　螺型位错柏氏矢量的确定a)实际晶体的柏氏回路　b)完整晶体的相应回路(二)柏氏矢量图5-9　混合位错的柏氏矢量(二)柏氏矢量图5-10　位错的结点(三)位错密度二、位错的运动(一)作用在位错上的力(二)位错的运动(一)作用在位错上的力图5-12　位错的线张力(一)作用在位错上的力图5-12　位错的

4、线张力(二)位错的运动图5-13　刃型位错的滑移(二)位错的运动图5-14　刃型位错的滑移过程a)原始状态晶体　b)、c)滑移的中间阶段　d)位错滑移出晶体表面形成一个台阶(二)位错的运动图5-15　螺型位错的滑移a)原始位置　b)位错向左移了一个原子间距(二)位错的运动图5-16　螺型位错的滑移过程a)原始状态晶体　b)、c)滑移的中间阶段　d)位错滑移出晶体表面形成一个台阶(二)位错的运动图5-17　刃型位错的攀移过程a)正攀移　b)未攀移时的位错　c)负攀移三、位错的能量及其交互作用(一)应力场(二)位错应变能与位错线张力(三)位错与晶体

5、缺陷的交互作用(一)应力场图5-18　位错的连续介质模型a)螺型位错　b)刃型位错(一)应力场图5-19　刃型位错周围的应力场(二)位错应变能与位错线张力(三)位错与晶体缺陷的交互作用图5-20　两个平行螺型位错间的相互作用(三)位错与晶体缺陷的交互作用图5-22　两个平行同号刃(三)位错与晶体缺陷的交互作用图5-22　两个平行同号刃型位错的作用力四、位错的产生与增殖(一)位错的起源(二)位错的增殖(一)位错的起源图5-23　由空位片转化成位错环a)、b)过饱和空位聚集成空位片　c)空位片崩塌形成位错环(二)位错的增殖图5-24　弗兰克-瑞德源

6、位错线的运动作过程(二)位错的增殖图5-25　双交滑移增殖机制示意图第三节　晶体的界面1)晶界：取向不同，但晶体结构相同的区域间的界面。2)相界：固体中不同相之间的界面。3)表面：固体与气体(或液体)的界面。一、晶界结构与晶界能二、晶体中的相界与相界能三、晶体表面四、材料表面行为五、界面能与材料显微组织的关系一、晶界结构与晶界能(一)晶界与亚晶界(二)晶界的分类与结构(三)晶界能(四)晶界的特性(一)晶界与亚晶界图5-27　晶界的过渡(一)晶界与亚晶界图5-28　亚晶界(一)晶界与亚晶界图5-28　亚晶界结构示意图(二)晶界的分类与结构图5-3

7、0　扭转晶界的形成(二)晶界的分类与结构图5-30　扭转晶界的形成(三)晶界能图5-32　三个晶界相交于一条直线(三)晶界能图5-32　三个晶界相交于一条直线(垂直于纸面)(四)晶界的特性二、晶体中的相界与相界能(一)相界的分类(二)相界能(一)相界的分类图5-33　各种相界结构示意图a)共格相界　b)半共格相界　c)非共格相界(二)相界能三、晶体表面(一)表面结构(二)表面能(一)表面结构图5-34　离子晶体的表面结构a)原始状态　b)电子云变形　c)离子重排(一)表面结构图5-35　NaCl晶体表面层(二)表面能四、材料表面行为(一)表面吸

8、附(二)界面偏析(三)润湿(一)表面吸附表5-1　吸附特征对比(二)界面偏析(三)润湿图5-36　润湿的三种方式(三)润湿图5-37　润湿角示意图五、