ch晶体缺陷--面缺陷表面与界面级ppt课件

1、 面缺陷类型：面缺陷类型： 外表外表(crystal surface)(crystal surface)：固体资料与气体或液体的分界面：固体资料与气体或液体的分界面 内界面内界面(interface)(interface)：晶界、亚晶界、孪晶界、相界、层错：晶界、亚晶界、孪晶界、相界、层错 晶界晶界(grain boundaries)(grain boundaries)：位向不同的相邻晶粒之间的界面。：位向不同的相邻晶粒之间的界面。 亚晶界亚晶界(sub-boundaries)(sub-boundaries)：晶粒又可分为更小的亚晶粒。普通晶粒尺：晶粒又可分为更小的亚晶粒。普通晶粒尺寸为寸为1

2、525m1525m。亚晶粒尺寸为。亚晶粒尺寸为1m1m。亚晶粒之间的界面称为亚晶界。亚晶粒之间的界面称为亚晶界。 孪晶界孪晶界(twin boundaries) (twin boundaries) ：相邻两晶粒的原子，相对一定晶面呈镜：相邻两晶粒的原子，相对一定晶面呈镜面对称陈列，这两晶粒间的界面叫孪晶界。面对称陈列，这两晶粒间的界面叫孪晶界。 相界相界(phase boundaries) :(phase boundaries) :合金的组织往往由多个相组成，不同的相合金的组织往往由多个相组成，不同的相具有不同的晶体构造和化学成分，两个相之间的界面。具有不同的晶体构造和化学成分，两个相之间的界

3、面。 层错层错(stacking faults) :(stacking faults) : 影响影响的要素：的要素： (1) (1)与晶体外表原子陈列的致密与晶体外表原子陈列的致密程度有关。原子密排的外表具有最程度有关。原子密排的外表具有最小的外表能。小的外表能。 (2) (2)还与晶体外表曲率有关。曲还与晶体外表曲率有关。曲率半径小率半径小, ,曲率大曲率大,愈大。愈大。 (3) (3)外部质的性质。介质不同外部质的性质。介质不同, ,那那么么不同。不同。 (4) (4)还与晶体性质有关。晶体本身还与晶体性质有关。晶体本身结合能高，那么结合能高，那么大。大。 离子晶体离子晶体外表外表 小角度

4、晶界小角度晶界low angle grain low angle grain boundaries boundaries ：由一系列相隔一定间隔的：由一系列相隔一定间隔的刃型位错所组成。分类：刃型位错所组成。分类： (1) (1)对称倾斜界面对称倾斜界面tilt boundarytilt boundary：是把：是把晶界两侧晶体相互倾斜的结果。晶界平面晶界两侧晶体相互倾斜的结果。晶界平面为两个相邻晶粒的对称面。是由一列平行为两个相邻晶粒的对称面。是由一列平行的刃型位错所组成。相邻位错间隔的刃型位错所组成。相邻位错间隔D D与与 b b、之间关系：之间关系：D = b / 2sin(/2) D

5、= b / 2sin(/2) (2) (2)不对称倾斜界面：两晶粒不以二者晶界不对称倾斜界面：两晶粒不以二者晶界为对称的晶界看成两组相互垂直的刃型位为对称的晶界看成两组相互垂直的刃型位错陈列而成的。两位错各自的间距为错陈列而成的。两位错各自的间距为DD和和DD，那么有，那么有3.403.40式。式。 (3) (3)改动晶界改动晶界twist boundarytwist boundary ：将一块：将一块晶体沿横断面切开晶体沿横断面切开, ,并使上下部分晶体绕轴并使上下部分晶体绕轴转动转动角角, ,再与下部分晶体粘在一同构成。再与下部分晶体粘在一同构成。可看成是由相互交叉的螺位错所组成。可看成是

6、由相互交叉的螺位错所组成。 1 1晶界处点畸变大，存在晶界能。晶界处点畸变大，存在晶界能。2 2晶界处原子陈列不规那么，常温下晶界的存在会对位错晶界处原子陈列不规那么，常温下晶界的存在会对位错的运动起妨碍运动，使塑型变形抗力提高，使晶体资料的运动起妨碍运动，使塑型变形抗力提高，使晶体资料的硬度和强度提高。产生细晶强化。的硬度和强度提高。产生细晶强化。 3 3晶界处原子具有较高的动能，且晶界处存在大量缺陷。晶界处原子具有较高的动能，且晶界处存在大量缺陷。原子在晶界处分散比晶内快得多。原子在晶界处分散比晶内快得多。4 4固态相变时易在晶界处构成新核。固态相变时易在晶界处构成新核。5 5晶界上富集杂

7、质原子多，熔点低，加热时容易过热和过晶界上富集杂质原子多，熔点低，加热时容易过热和过烧。烧。6 6晶界腐蚀速度比晶内快。晶界腐蚀速度比晶内快。7 7晶界具有不同与晶内的物理性质。晶界具有不同与晶内的物理性质。亚晶界属与小角度晶界，为各种亚构造的交界，大小和尺寸与亚晶界属与小角度晶界，为各种亚构造的交界，大小和尺寸与热加工条件有关。热加工条件有关。 孪晶孪晶(twin)(twin)：两个晶体：两个晶体( (或一个晶体的两部分或一个晶体的两部分) )沿一个公共晶面构成镜面对沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为称的位向关系，这两个晶体就称为“孪晶孪晶 孪晶分类：孪晶分类： 共格孪晶

8、面共格孪晶面coherent twin boundarycoherent twin boundary：在孪晶面上的原子同时位于：在孪晶面上的原子同时位于两个晶体点阵的结点上，为两个晶体所共有，属于自然地完全匹配。两个晶体点阵的结点上，为两个晶体所共有，属于自然地完全匹配。 非共格孪晶面非共格孪晶面(non-coherent twin boundary(non-coherent twin boundary：孪晶界上只需部分原：孪晶界上只需部分原子为两部分晶体所共有子为两部分晶体所共有 孪晶的构成经常与晶体中的堆垛层错孪晶的构成经常与晶体中的堆垛层错有亲密关系，有亲密关系，高不易构成孪晶。高不易构

9、成孪晶。 fcc fcc构造：孪晶面为构造：孪晶面为111 111 bcc bcc构造：孪晶面为构造：孪晶面为112112。 按照构成缘由不同分为：变形孪晶、按照构成缘由不同分为：变形孪晶、生长孪晶、退火孪晶生长孪晶、退火孪晶 特征：沿相界面每隔一定间特征：沿相界面每隔一定间隔产生一个刃型位错，除刃型位隔产生一个刃型位错，除刃型位错线上的原子外，其他原子都是错线上的原子外，其他原子都是共格的。所以半共格界面是由共共格的。所以半共格界面是由共格区和非共格区相间组成。格区和非共格区相间组成。 半共格界面上的位错间距取半共格界面上的位错间距取决于相界处两相匹配晶面的错配决于相界处两相匹配晶面的错配度

10、度():():()/ )/ 相界能包括两部分：弹性畸变能和化学交互作用能。弹性相界能包括两部分：弹性畸变能和化学交互作用能。弹性畸变能大小取决于错配度畸变能大小取决于错配度misfit matchmisfit match的大小；化学交的大小；化学交互作用能取决于界面上原子与周围原子的化学键结合情况。相互作用能取决于界面上原子与周围原子的化学键结合情况。相界面构造不同，这两部分能量所占的比例不同。对共格相界，界面构造不同，这两部分能量所占的比例不同。对共格相界，界面能以应变能为主；对于非共格相界，界面能以化学能为主界面能以应变能为主；对于非共格相界，界面能以化学能为主且总的界面能较高。从相界能的

11、角度来看，从共格至半共格到且总的界面能较高。从相界能的角度来看，从共格至半共格到非共格依次递增。非共格依次递增。1 1、各类缺陷的定义和特征、各类缺陷的定义和特征2 2、点缺陷的类型和平衡浓度公式、点缺陷的类型和平衡浓度公式3 3、线缺陷的类型刃型、螺型、混合型位错，刃位错、螺位、线缺陷的类型刃型、螺型、混合型位错，刃位错、螺位错和混合位错的判别及其特征。错和混合位错的判别及其特征。4 4、柏氏矢量的特征，柏氏矢量与位错的关系、柏氏矢量的特征，柏氏矢量与位错的关系5 5、位错运动及特性、滑移、位错运动及特性、滑移、( (双双) )交滑移、多滑移、攀移、交割、交滑移、多滑移、攀移、交割、割价、扭折、塞积割价、扭折、塞积6 6、位错的应力场、应变能、线张力、作用在位错上的力、位错的应力场、应变能、线张力、作用在位错上的力7 7、位错密度、位错源、位错生成、位错的增殖、位错密度、位错源、位错生成、位错的增殖(F-R(F-R源、双交滑源、双交滑移机制等移机制等)