材料科学基础--第八章_ppt课件

Materials Science第八章 晶体中的结构缺陷Date 1Introduction to Material ScienceMaterials Science缺陷在空间的分布情况Guidelines缺陷在空间的分布有如下三种情况： 点缺陷 ：是零维缺陷，包括空位、间隙原子、置换原子等； 线缺陷 ：是一维缺陷，即位错； 面缺陷 ：是二维缺陷，包括晶界、相界、孪晶界、堆垛层错等；Date 2Introduction to Material ScienceMaterials Science点缺陷示意图缺陷在空间的分布情况 点缺陷 ：是零维缺陷，包括空位、间隙原子、置换原子等；MaterialDate 3Introduction to Material ScienceMaterials Science如图即是一种位错（刃型位错）的示意图缺陷在空间的分布情况 线缺陷 ：是一维缺陷，即位错，位错包括刃型位错和螺型位错两种；MaterialDate 4Introduction to Material ScienceMaterials Science缺陷在空间的分布情况 面缺陷 ：是二维缺陷，包括晶界、相界、孪晶界、堆垛层错等；Material(a) 孪晶的几何模型示意图 (b) 孪晶的显微结构示意图Date 5Introduction to Material ScienceMaterials ScienceMaterials ScienceMaterials Science第一节 点缺陷Material1-1 点缺陷的类型及形成 (续） 点缺陷形成能 ：点缺陷形成能电子能畸变能（空位形成能中，电子能是主要的；间隙原子形成能，畸变能是主要的。）间隙原子形成能 空位形成能Frankel 空位形成能空位形成能 间隙原子形成能（约为 4ev），远大于 Sckottky 空位形成能（约为 1ev）。Date 8Introduction to Material ScienceMaterials Science第一节 点缺陷Material1-2 点缺陷的平均浓度以空位平均浓度为例：式中： C 空位的平均浓度；A ；k ；T 温度；上式说明：点缺陷的平均浓度与温度密切相关，温度越高， C以指数规律急剧增大。Date 9Introduction to Material ScienceMaterials Science第一节 点缺陷Material1-3 过饱和点缺陷 定义 ：在某些情况下，点缺陷的浓度显著超过其平衡浓度，称其为过饱和点缺陷。 产生原因 ：主要有以下 3中情况导致过饱和点缺陷：高温淬火 ；塑性变形 ；辐照 ；Date 10Introduction to Material ScienceMaterials Science第一节 点缺陷Material1-4 点缺陷对金属性能的影响 电阻率： 点缺陷的存在导致金属的电阻率增大； 密度： 点缺陷的存在导致金属的密度下降；点缺陷的存在主要对金属的下列性质产生影响：Date 11Introduction to Material ScienceMaterials Science第二节 线缺陷线缺陷是指各种类型的位错，它是在晶体中有一列或若干原子发生有规律的错排后形成的线形畸变区。 定义 ：Definition 线缺陷的分类 ：一、刃型为错（ Edge Dislocation)类型：正刃型位错、负刃型为错；刃型位错的位错线与晶体滑移方向垂直；二、螺型为错（ Screw Dislocation)类型：左螺型位错、右螺型为错；螺型位错的位错线与晶体滑移方向垂直；三、混合型为错混合位错可视为刃型位错与螺型位错两种位错的合成。混合位错的位错线与晶体滑移方向成任意角度。Date 12Introduction to Material ScienceMaterials Science第二节 线缺陷在电子显微镜下直接观察到的位错直接证实了位错的存在，为位错的理论发展奠定了坚实的基础。 位错的电子显微镜观察 ：Definition单击放映Date 13Introduction to Material ScienceMaterials Science四、位错的柏氏矢量 ( )Material1. 刃型位错的柏氏矢量 刃型位错柏氏矢量的确定利用柏氏回路确定刃型位错的柏氏矢量 ； 利用 定义刃型位错位错线与 相互垂直的位错，即 ；有动画讲解，请单击图片观察，仔细体会，不妨联系一下！Date 14Introduction to Material ScienceMaterials Science四、位错的柏氏矢量 ( )Material1. 刃型位错的柏氏矢量 刃型位错的形成晶体中刃型位错形成示意动画 刃型位错中包含的半原子面动画Date 15Introduction to Material ScienceMaterials Science四、位错的柏氏矢量 ( )Material2. 螺型位错的柏氏矢量 螺型位错柏氏矢量的确定利用柏氏回路确定刃型位错的柏氏矢量 ；与确定刃型位错的方法相同。 利用 定义螺型位错位错线与 相互平行的位错，即 ；Date 16Introduction to Material ScienceMaterials Science四、位错的柏氏矢量 ( )Material2. 螺型位错的柏氏矢量 螺型位错的形成示意动画 螺位错的组态及螺旋特征 Date 17Introduction to Material ScienceMaterials Science四、位错的柏氏矢量 ( )Material3. 混合位错的柏氏矢量混合位错的柏氏矢量 与位错线既不平行也不垂直，而是相交成一定角度（ 0 s Date 25Introduction to Material ScienceMaterials Science五、位错的运动位错的运动根据其运动形式分为两类： 位错的滑移 刃型位错的滑移 螺型位错的滑移 位错的攀移 正攀移 负攀移GuidelinesDate 26Introduction to Material ScienceMaterials Science刃型位错的滑移刃型位错滑移的性质 一条刃型位错线滑移出整个晶体晶体后，晶体滑移上、下部分的相对滑移量为一个 b，在晶体表面形成一个宽度为 b的台阶。若有 n条位错线扫过滑移面，则晶体产生 nb的滑移量。 刃型位错的滑移面式位错线与其 所组成的平面。由于二者相互垂直，因此刃型位错的滑移面唯一。MaterialMaterial刃型位错滑移演示单击观察影片Date 27Introduction to Material ScienceMaterials Science螺型位错的滑移螺型位错滑移的性质 螺型位错的位错线与 相互平行。 螺型位错的滑移面不唯一，螺型位错可在通过位错线的任何晶面上滑移。MaterialDate 28Introduction to Material ScienceMaterials Science位错的攀移攀移基本概念 攀移： 通过空位或原子的扩散使刃型位错线离开原滑移面做上下移动。攀移的分类 正攀移： 半原子面下端的原子扩散出去，即空位迁移到半原子面下端，半原子面缩小，位错线向上移动。 负攀移： 原子迁移到多余半原子面下端，半原子面扩大，位错线向下移动。MaterialMaterialDate 29Introduction to Material