材料科学基础第三章 晶体缺陷课件.ppt

《材料科学基础第三章 晶体缺陷课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY第三章晶体缺陷CRYSTALDEFECTS点缺陷位错的基本概念位错的弹性性质作用在位错线上的力实际晶体结构中的位错晶体中的界面贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY晶体缺陷—实际晶体中偏离理想结构的不完整区域。根据晶体中结构不完整区域的形状及大小，晶体缺陷常分为如下三类：贵州师范

2、大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY晶体缺陷线缺陷空位Vacancy间隙原子Interstitialatom位错Dislocation晶

3、界Grainboundary亚晶界Subgrainboundary孪晶界Twinboundary相界Phaseboundary堆垛层错Stakingfault表面Surface点缺陷面缺陷贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY第一节点缺陷POINTDEFECTS点缺陷的类型点缺陷的浓度点缺陷与材料行为贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMA

4、LUNIVERSITY一、点缺陷的类型点缺陷的类型:(a)Schottky空位;(b)Frenkel缺陷;(c)异类间隙原子;(d)小置换原子;(e)大置换原子贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY纯元素中：间隙原子，空位贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITYPt表面的STM像贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOO

5、LOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY固溶体中：异类间隙原子，置换原子离子晶体中正、负离子空位对—肖脱基缺陷间隙离子、空位对—弗兰克尔缺陷离子晶体中两种常见的点缺陷贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY二、点

6、缺陷的产生1.平衡点缺陷及其浓度虽然点缺陷的存在使晶体的内能增高，但同时也使熵增加，从而使晶体的能量下降。因此，点缺陷是晶体中热力学平衡的缺陷。等温等容条件下，点缺陷使晶体的亥姆霍兹自由能变化为：式中，n—点缺陷个数u—一个点缺陷引起的内能增量，即点缺陷的形成能贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY自由能随点缺陷数量的变化贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFG

7、UIZHOUNORMALUNIVERSITY平衡点缺陷的浓度：式中：ne—平衡点缺陷数目N—晶体中的原子总数A—材料常数，通常取值为1u—点缺陷形成能k—玻尔兹曼常数，8.62×10-5ev/K或1.38×10-23J/K贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITY讨论i）平衡浓度点缺陷的存在使晶体自由能最低ii）点缺陷产生于原子的热振动，故其平衡浓度随温度升高呈指数增加例如：Cu在1000℃时，空位浓度：10-4常温时，空位浓度：

8、10-19贵州师范大学化学与材料科学学院SCHOOLOFCHEMISTRYANDMATERIALSCIENCEOFGUIZHOUNORMALUNIVERSITYiii）点缺陷平衡浓度随其形成能减小呈指数增加