1、晶体缺陷学生：学号：导师：专业：晶体缺陷 晶体 结 构的特点是 长 程有序。 结 构基元或者构成物体的粒子 (原子、离子或分子等 )完全按照空 间 点 阵规则 排列的晶体叫理想晶体。 在 实际 晶体中，粒子的排列不可能 这样规则 和完整，而是或多或少地存在着偏离理想 结 构的区域，出 现 了不完整性。 把 实际 晶体中偏离理想点 阵结 构的区域称 为 晶体缺陷。 实际 晶体中 虽 然有晶体缺陷存在，但偏离平衡位置很大的粒子数目是很少的，从 总 的来看，其 结 构仍可以 认为 是接近完整的。 根据几何形 态 特征，可以把晶体缺陷分 为 三 类 ：点缺陷、线 缺陷和面缺陷。点缺陷点缺陷的形成 原子
2、相互作用的两种作用力： (1)原子 间 的吸引力； (2)原子 间 的斥力 点缺陷形成最重要的 环节 是原子的振 动 。原子被束 缚 在它的平衡位置上，但原子却在做着 挣 脱束缚 的努力。 点缺陷形成的 驱动 力：温度、离子 轰击 、冷加工 在外界 驱动 力作用下，哪个原子能 够挣 脱束 缚，脱离平衡位置是不确定的，宏 观 上 说这 是一种几率分布点缺陷 空位的两种 类 型：离位原子迁移到晶体的表面上， 这样 形成的空位通常称 为 肖脱基缺陷 ；可迁移到晶体点 阵 的 间 隙中， 这样 的空位称弗 兰 克 尔 缺陷 。点缺陷点缺陷的运 动 点缺陷并非固定不 动 ，而是 处 在不断改 变 位置的
3、运动过 程中。 空位周 围 的原子，由于 热 振 动 能量的起伏，有可能获 得足 够 的能量而跳入空位，并占据 这 个平衡位置， 这时 在 这 个原子的原来位置上，就形成一个空位。 这 一 过 程可以看作是空位向 邻 近 结 点的迁移。在运 动过 程中，当 间 隙原子与一个空位相遇 时 ，它将落入 这 个空位，而使两者都消失， 这 一 过 程称为 复合，或湮没。点缺陷点缺陷的平衡 浓 度 晶体中点缺陷的存在，一方面造成点 阵 畸 变 ，使晶体的内能升高，增大了晶体的 热 力学不 稳 定性；另一方面，由于增大了原子排列的混乱程度，并改 变 了其周 围 原子的振 动频率，又使晶体的 熵值 增大。
4、熵值 越大，晶体便越 稳 定。 由于存在着 这 两个互 为 矛盾的因素，晶体中的点缺陷在一定温度下有一定的平衡数目， 这时 点缺陷的 浓 度就称 为 它 们在 该 温度下的 热 力学平衡 浓 度。 在一定温度下有一定的 热 力学平衡 浓 度， 这 是点缺陷区 别于其它 类 型晶体缺陷的重要特点。点缺陷点缺陷 对 性能的影响 点缺陷的存在使晶体体 积 膨 胀 ，密度减小。 点缺陷引起 电 阻的增加， 这 是由于晶体中存在点缺陷 时 ，对传导电 子 产 生了附加的 电 子散射，使 电 阻增大。 空位 对 金属的 许 多 过 程有着影响，特 别 是 对 高温下 进 行的过 程起着重要的作用。 金属的
5、 扩 散、高温塑性 变 形的断裂、退火、沉淀、表面化学 热处 理、表面氧化、 烧结 等 过 程都与空位的存在和运 动 有着密切的 联 系。 过饱 和点缺陷（如淬火空位、 辐 照缺陷） 还 提高了金属的屈服 强 度。线 缺陷 线 缺陷就是在两个方向上尺寸很小，在一个方向上尺寸很大的缺陷。 线 缺陷是各种 类 型的位 错 。 位 错 是晶体内部一种有 规 律的管状畸 变 区。原子 发 生 错 排的范 围 ，在一个方向上尺寸 较 大，而另外两个方向上尺寸 较 小，是一个直径 为35个原子 间 距， 长 几百到几万个原子 间 距的管状原子畸 变 区。 最 简单 的位 错 是刃型位 错 和螺型位 错 。
6、线 缺陷位 错 学 说 的 产 生 1926年弗 兰 克 尔 利用理想晶体的模型估算了理 论 切 变 强 度，与 实验结 果相比相差 34个数量 级 。 1934年泰勒，波朗依和奥 罗 万三人几乎同 时 提出晶体中位错 的概念。 1939年柏格斯提出用柏氏矢量来表征位 错 的特性，同 时 引入螺型位 错 。 1947年柯垂耳利用溶 质 原子与位 错 的交互作用解 释 了低碳钢 的屈服 现 象。 1950年弗 兰 克与瑞德同 时 提出了位 错 增殖机制 FR 位 错 源。 50年代后，透射 电镜 直接 观测 到了晶体中位 错 的存在、运动 、增殖。线 缺陷位 错 的基本 类 型（ 刃性位 错 和螺型位 错 ） 刃性位 错 ： 在某一水平面以上多出了垂直方向的原子面，犹如插入的刀刃一 样 。位 错线 附近区域 发 生了原子 错 排，因此称 为 “刃型位 错 ” 。 把多余半原子面在滑移面以上的位 错 称 为 正刃型位 错，用符号 “ ”表示，反之 为负 刃型位 错 ，用 “ ”表示。 含有多余半原子面的晶体受 压 ，原子 间 距小于正常点阵 常数；不含多余半原子面的晶体受 张 力，原子 间 距大于正常点 阵 常数。 位 错 在晶体中引起的畸 变 在位 错线 中心 处 最大，随着离位 错 中心距离的增大，晶体的畸 变 逐 渐 减小。
