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材料结构与性能原理,主讲教师,阎殿然,同学们好!,第一章 晶体中的点缺陷,绪 论 以简单立方晶体进行剪切强度的理论计算和实际测量发现:理想晶体的强度比实际晶体高24个数量级 比较一些金属材料的理论屈服强度与实际屈服强度发现:相差23个数量级 这说明:1)材料的结构决定性能 2)实际晶体的结构不同于理想晶体 实际晶体的结构为:理想晶体+晶体缺陷 理想晶体:7大晶系,14种空间点阵的晶体 晶体缺陷:点、线、面缺陷,1.1 点缺陷的类型空位和间隙原子 一.原子晶体 (一)空位(vacancy): 1.类型 :肖脱基空位:空位在晶体中单独存在。 弗兰克尔空位:空位与间隙原子共存。,第一章 点缺陷,晶体缺陷:点缺陷(零维缺陷):空位与间隙原子 线缺陷(一维缺陷):位错 面缺陷(二维缺陷):晶界、相界,金属中空位的存在形式:单空位和空位群,(二)间隙原子(interstitial),2.间隙位置(interstitial set),1.2 点缺陷的平衡浓度,-配置熵(组态熵),-单个空位形成熵,在热力学稳定条件下:,则:,则:,(二)间隙原子的迁移 三种机构: 直接换位由A位置到B位置 (a)图 间接运动ABC ,A间隙到C (b)图 对分间隙原子运动(两原子均处于半间隙位置) 如(c)图。,A,C,B,三.缺陷的迁移率 在小的外应力作用下,缺陷的平均位移速度为:,(运动方向与F相反),Dd缺陷的扩散系数 F 作用在缺陷上的力,而,从而得出缺陷流的Fick定律:,1.5 空位对晶体的作用,(热平衡空位点缺陷),一.点缺陷对晶体结构的影响,破坏点阵的周期排列; 引起点阵的畸变; 在熔点附近形成松弛群(类似局部熔化的非晶区); 使晶体增加半个原子的体积膨胀。,二.热平衡点缺陷对
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