第三章 晶体缺陷_2005

1、1第三章 晶体缺陷 Imperfections (defects) in Crystals “It is the defects that makes materials so interesting, just like the human being.”“Defects are at the heart of materials science.”材料中的缺陷宏观缺陷：孔洞，裂纹，氧化，微观缺陷：晶体缺陷晶体缺陷非晶体缺陷腐蚀，杂质2实际晶体中的缺陷 晶体缺陷：晶体中各种偏离理想结构的区域根根据据几几何何特特征征分分为为三三类类点缺陷 （point defect) 三维空间的各个方向均很小

2、零维缺陷 (zero-dimensional defect)线缺陷 （line defect) 在二个方向尺寸均很小面缺陷 （plane defect) 在一个方向上尺寸很小一维缺陷 (one-dimensional defect)二维缺陷 (two-dimensional defect)3点缺陷 点缺陷：空位、间隙原子、溶质原子、和杂质原子、 +复合体（如：空位对、空位-溶质原子对）点缺陷的形成 （The production of point defects)原因：热运动：强度是温度的函数能量起伏=原子脱离原来的平衡位置而迁移别处=空位(vacancy)Schottky 空位，-晶体表面F

3、renkel 空位，-晶体间隙4与点缺陷有关的能量与频率 空位形成能：DEv 原子-晶体表面 =电子能+畸变能 空位迁移能：DEm 空位迁移频率：)k/S(exp)kT/E(zexpmm0DDN0:Z:K：T：DSm: 空位迁移熵一般金属的自扩散激活能= DEv+DEm5 热力学稳定的缺陷： 产生与消亡达致平衡*过饱和空位： 高温淬火、冷加工、辐照平衡浓度及对性能的影响1。电阻增大2。提高机械性能3。有利于原子扩散4。体积膨胀，密度减小*对性能的影响6平衡浓度的推导 板书！7空位平衡浓度的最新实验观察 下面三张幻灯片的来源： Prof. Peter M. Anderson in Departm

4、ent of Materials Sci&Eng. The Ohio State University Course web site: /mse/mse205/8 Low energy electron microscope view of a (110) surface of NiAl. Increasing T causes surface islands of atoms to grow. Why? The equil. vacancy conc. increases via atom motion from the crystal to th

5、e surface, where they join the island.Reprinted with permission from Nature (K.F. McCarty, J.A. Nobel, and N.C. Bartelt, Vacancies inSolids and the Stability of Surface Morphology,Nature, Vol. 412, pp. 622-625 (2001). Image is5.75 mm by 5.75 mm.) Copyright (2001) Macmillan Publishers, Ltd.OBSERVING

6、EQUIL. VACANCY CONC.9Two outcomes if impurity (B) added to host (A): Solid solution of B in A (i.e., random dist. of point defects) Solid solution of B in A plus particles of a new phase (usually for a larger amount of B)ORSubstitutional alloy(e.g., Cu in Ni)Interstitial alloy(e.g., C in Fe)Second p

7、hase particle-different composition-often different structure-e.g., Cu in Al.POINT DEFECTS IN ALLOYS10 Low energy electron microscope view of a (111) surface of Cu. Sn islands move along the surface and alloy the Cu with Sn atoms, to make bronze. The islands continually move into unalloyed regions a

8、nd leave tiny bronze particles in their wake. Eventually, the islands disappear.Reprinted with permission from: A.K. Schmid, N.C. Bartelt, and R.Q. Hwang, Alloying at Surfaces by the Migration of Reactive Two-Dimensional Islands, Science, Vol. 290, No. 5496, pp. 1561-64 (2000). Field of view is 1.5

9、mm and the temperature is 290K.ALLOYING A SURFACE11习题 习题集：3-2， 3-6 3-8 3-9 3-11 3-1412位错概念的提出（一） 实验观察：位错的“线索”或“影子”晶体中的生长螺旋二维球泡阵列中的位错变形晶体表面的滑移13 单晶体强度：理论与实验之间的巨大误差 理论值：tc=103104MPa 实验值：tc=110 MPa 理论值的推导： 板书！位错概念的提出（二）存在着某种缺陷-位错（dislocation）位错的运动（逐步传递）=晶体的逐步滑移 小宝移大毯！14刃型位错 edge dislocation其形状类似于在晶体中插入

10、一把刀刃而得名。其形状类似于在晶体中插入一把刀刃而得名。特征：特征： 1 1）有一额外原子面，）有一额外原子面， 额外半原子面刃口处的原子列称额外半原子面刃口处的原子列称为位错线为位错线 2 2）位错线垂直于滑移矢量，位错线与滑移矢量构成的面）位错线垂直于滑移矢量，位错线与滑移矢量构成的面是滑移面，是滑移面， 刃位错的滑移面是唯一的。刃位错的滑移面是唯一的。 3 3） 半原子面在上半原子面在上, ,正刃型位错正刃型位错 ； 在下在下, , 负刃型位错负刃型位错 4 4）刃位错的位错线不一定时直线，）刃位错的位错线不一定时直线， 可以是折线，可以是折线， 也可以也可以是曲线，是曲线， 但位错线必

11、与滑移矢量垂直。但位错线必与滑移矢量垂直。 5 5）刃型位错周围的晶体产生畸变，上压，）刃型位错周围的晶体产生畸变，上压， 下拉，下拉， 半原子半原子面是对称的，面是对称的， 位错线附近畸变大，位错线附近畸变大， 远处畸变小。远处畸变小。 6 6）位错周围的畸变区一般只有几个原子宽（一般点阵畸）位错周围的畸变区一般只有几个原子宽（一般点阵畸变程度大于其正常原子间距的变程度大于其正常原子间距的1/41/4的区域宽度，的区域宽度， 定义为位错宽度，定义为位错宽度， 约约2525个原子间距。）个原子间距。）* * 畸变区是狭长的管道，畸变区是狭长的管道， 故位错可看成是线缺陷。故位错可看成是线缺陷。

12、15螺型位错 screw dislocation 特征：特征： 1 1）无额外半原子面，）无额外半原子面， 原子错排是轴对称的原子错排是轴对称的 2 2）位错线与滑移矢量平行，且为直线）位错线与滑移矢量平行，且为直线 3 3）凡是以螺型位错线为晶带轴的晶带由所有晶面都可以为滑移面。）凡是以螺型位错线为晶带轴的晶带由所有晶面都可以为滑移面。 4 4）螺型位错线的运动方向与滑移矢量相垂直）螺型位错线的运动方向与滑移矢量相垂直 5) 5) 分左螺旋位错分左螺旋位错 left-handed screw left-handed screw 符合左手法则符合左手法则 右右 right-handed scr

13、ew right-handed screw 右右 6 6）螺型位错也是包含几个原子宽度的线缺陷）螺型位错也是包含几个原子宽度的线缺陷16混合位错 混合位错：滑移矢量既不平行业不垂直于位错线， 而是与位错线相交成任意角度， 。 一般混合位错为曲线形式， 故每一点的滑移矢量式相同的， 但其与位错线的交角却不同。 171。首先选定位错的正向 ； 2。然后绕位错线周围作右旋闭合回路-柏氏回路；在不含有位错的完整晶体中作同样步数的路径，3。由终点向始点引一矢量， 即为此位错线的柏氏矢量， 记为 柏氏矢量的确定 Burgers Vector bFS/RH 规则18各种位错的柏氏矢量191。反映位错周围点阵

14、畸变的总积累（包括强度和取向）2。 该矢量的方向表示位错运动导致晶体滑移的方向， 而该矢量的模表示畸变的程度称为位错的强度。 （strength of dislocation） 柏氏矢量的物理意义 20柏氏矢量的守恒性 柏氏矢量的守恒性：与柏氏回路起点的选择无关，柏氏矢量的守恒性：与柏氏回路起点的选择无关， 也与回路的具体途径无关也与回路的具体途径无关1 1。一根位错线具有唯一的柏氏矢量，。一根位错线具有唯一的柏氏矢量， 其各处的柏氏矢量都相同，其各处的柏氏矢量都相同， 且当位错且当位错运动时运动时 ， 其柏氏矢量也不变。其柏氏矢量也不变。2 2。位错的连续性：位错线只能终止在晶体表面或界面上

15、，。位错的连续性：位错线只能终止在晶体表面或界面上， 而不能中止于晶体而不能中止于晶体内部；在晶体内部它只能形成封闭的环线或与其他位错相交于结点上。内部；在晶体内部它只能形成封闭的环线或与其他位错相交于结点上。21 柏氏矢量的大小和方向可用它在晶轴上的分量-点阵矢量， 来表示 在立方晶体中， 可用于相同的晶向指数来表示： 柏氏矢量的表示法222wvunab位错强度位错合并22位错的应力场：应力张量 应力张量：二阶张量zzzyzxyzyyyxxzxyxxzzzyzxyzyyyxxzxyxxtttttttttorScientificEngineering平衡状态： or 应力二阶张量的意义 矢量二

16、阶张量矢量nnT力T23失量与张量的坐标转换112323P(P)夹角余弦矩阵1 2 31 L11 L12 L132 L21 L22 L233 L31 L32 L33矢量： Pi = SLij*Pj， j=1，2，3张量： IJ = SSLIi*LJj*jj； i，j=1，2，3证明？板书！24本周作业 习题集 3-16 3-20 3-22 3-23 3-24 3-2525上周主要内容回顾缺陷在材料中有重要意义，在材料科学中占有重要地位。晶体中的缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷点缺陷是由于原子的热运动并存在能量起伏而产生的。平衡浓度：)exp(kTEANncv线缺陷：位错，已滑动区域与未滑动区域的边

17、界位错最初作为一种理论的提出有两方面的原因：实验观察和理论计算位错分为：螺型、刃型、混合位错柏氏矢量反应了位错周围点阵畸变的总合，也反映了晶体两部分相对滑动的方向和大小柏氏矢量的确定：FS/RH 规则，表示：晶体学表示应力作为张量的物理意义在经过坐标系旋转后，矢量、二阶张量在新坐标系下的数值的计算方法26螺型位错的应力场连续介质模型：中空圆柱（不考虑位错中心区）圆柱坐标：方便（利用其轴对称特性！）位移：uz， 其余分量为零应变：gqz=b/2pr=gzq, 其余分量为零应力：tqz = tzq = Ggqz = Gb/2pr， 虎克定律；其余分量为零直角坐标27螺型位错的应力场的特点 只有切应

18、力分量，无体积变化 应变、应力场为轴对称 1/r 规律；r-0, 应力无穷大，不合实际情况，不适合中心严重畸变区。此规律适用于所有位错！28刃型位错的应力场连续介质模型：1。切开，插入半原子面大小的弹性介质2。中空圆柱，径向平移b插入切开12直角坐标圆柱坐标29 同时存正、切应力分量， 正比于Gb 各应变、应力只是（x, y)的函数，平面应变 多余半原子面所在平面为对称平面 滑移面上无正应力、切应力达最大值 上压下拉 Anywhere 特征分界线 x = +-y, txy, tyy 在其两侧变号， 其上则为零刃型位错应力场的特点注意：前述为无限长直位错在无限大均匀各向同性介质中的应力场30=位

19、错位错= = 点阵畸变点阵畸变 = = 能量的增高，能量的增高， 此增量称为位错的应变能此增量称为位错的应变能(E= Ec(E= Ec + Es Es) + Es Es) Ec：位错中心应变能(占总的10%) Es：位错应力场引起的弹性应变能位错的应变能位错的应变能 = = 制造单位位错所作的功制造单位位错所作的功位错的应变能 Strain Energy 根据位错切移模型位错切移模型和弹性理论弹性理论可求得混合位错角度因素： 螺 K=1 刃 K=1- 31位错应变能的特点1）应变能与应变能与b b2 2 成正比成正比， 故具有最小b的位错最稳定b， 大的位错有可能分解为b小的位错， 以降低系统

20、能量。2)应变能随R而， 故在位错具有长程应力场，其中的位错具有长程应力场，其中的长程应变能起主导作用长程应变能起主导作用， 位错中心区能量较小， 可忽略不计。3）Es螺/Es刃= 1- 常用金属材料约为 1/3， 故Es螺/Es刃=2/34）位错的能量还与位错线的形状及长度有关位错的能量还与位错线的形状及长度有关， 两点之间以直线为最短， 位错总有被拉直的趋势， 产生一线张力。5）位错的存在 体系内能， 晶体的熵值 可忽略因此位错的存在使晶体处于高能的不稳定状态， 可见位位错是热力学不稳定的晶体缺陷错是热力学不稳定的晶体缺陷。 32位错的线张力 线张力: 为了降低能量，位错自发变直，缩短长度

21、的趋势 T=dE/dl T= aGb2 （a=0.51.0）* 组态力 趋向于能量较低的状态，没有施力者* 线张力的意义： a. 使位错线缩短变直 b. 晶体中位错呈三维网状分布端点固定的位错在剪应力作用下的平衡形态33位错的运动（一）人们为什么对位错感兴趣？ 大量位错在晶体中的运动 =晶体宏观塑性变形位错运动的两种基本形式：滑移和攀移滑移面：位错线与柏氏矢量所在平面 刃位错的滑移面：？螺位错的滑移面：？滑移Move1滑移Move2刃位错的滑移晶体的滑移总是与b矢量在同一直线上，同向或反向，取决于剪应力方向34位错的运动（二）位错有一定宽度，位错滑移一个b时，位错中原子各移动一小距离。宽位错易

22、移！35位错的运动（三）攀移：刃位错滑移面= 多余半原子面的扩大或缩小 = 原子或空位的扩散螺位错的交滑移特点:(1)扩散需要热激活，比滑移需要更大的能量 (2) 纯剪应力不能引起体积变化，对攀移不起作用 (3) 过饱和空位的存在有利于攀移进行。 涉及多个滑移面的滑移36位错的交割（一）交割：位错与穿过其滑移面的位错彼此切割 意义：有利于晶体强化及空位和间隙原子的产生。几种典型的位错交割1。两个互相垂直的刃位错的交割37位错的交割（二）2。刃位错和螺位错的交割：割阶+扭折刃位错螺位错割阶扭折38位错的交割（三）3。两个互相垂直的螺位错的交割产生两个刃型割阶，大小和方向各等于对方b矢量39割阶与

23、纽折（Jog and Kink）所有的割阶都是韧性位错，纽折可以是韧位错也可以是螺位错割阶：攀移，硬化割阶的三种情况：1。高度1-2b，拖着走，一排点缺陷2。几个b-20nm，形成位错偶。3。20nm，各自旋转40本周作业 习题集，第三章 18，21，26，31，34，3541上周主要内容回顾 螺型、刃型、混合位错的应力场应力场：连续介质模型、应力场特点 螺型、刃型、混合位错的能量能量：连续介质模型、特点 位错的线张力 位错的运动：区别位错运动方向与晶体相对滑动方向 位错的交割 割阶与扭折42 位错运动方向位错线 = 假想力作用于位错上 虚功原理：= 滑移力： Fd=tb t：作用在滑移面上、

24、指向柏氏矢量b的剪应力 * 永远位错线 攀移力：Fy = -xxb 位错线，也 b（刃位错或刃型分量）作用在位错上的力矢量与张量表示的力矢量43位错间的作用力 通过彼此的应力场实现： F1-2 = t1-2b2 两平行螺位错间的作用力： Fr = Gb1b2/r 圆周对称应力场 -圆周对称作用力 同号相斥，异号相吸 两平行刃位错间的作用力： 矢量与张量表示的力矢量滑移力攀移力44两刃位错间作用力的讨论（一）同号位错异号位错排斥吸引排斥吸引排斥排斥吸引吸引介稳稳定介稳介稳介稳介稳介稳稳定滑移力攀移力同号相斥，异号相吸45两刃位错间作用力的讨论（二）两同号位错间作用力与两异号位错间作用力： 大小相

25、等，方向相反（适用于所有位错）46两任意平行位错间作用力在各向同性介质中： 两相互平行的螺位错与刃位错间：无作用力！ 原因：各自的应力场在对方的滑移面及滑移方向上无剪应力！相互作用力 = 刃型分量间的作用力 +螺型分量间的作用力可用能量法定性判断：b1 矢量与 b2矢量间夹角 b12 + b22: 排斥b1 矢量与 b2矢量间夹角 p/2: b2 b12 + b22: 吸引47位错密度 位错密度：单位体积中的位错线的总长度。 r = L/V （1/cm2）（1） r= nl/lA = n/A （2） （面积A中所见的位错线数目） （2）= 103/cm2 剧烈冷变形的金属： 10101012/

26、cm248位错的生成 晶体生长过程中产生的位错： 1。成分不同=晶块点阵常数不同=位错过渡 2。晶块偏转、弯曲=位相差=位错过渡 3。晶体表面受到影响=台阶或变形=产生位错 快速凝固=过饱和空位=聚集=位错 热应力和组织应力=界面和微裂纹处应力集中=局部滑移=位错49位错的增殖 事实上：密度增加，可达4-5 个数量级 位错必有增殖！ 主要增殖机制： Frank-Read 位错源LGbrGbc2t已为实验所证实：Si，Al-Cu晶体中观察到 位错滑移到表面=宏观变形 （减少？） 50螺位错双交滑移增殖 比Frank-Read源更有效!51实际晶体中的位错 简单立方晶体：柏氏矢量 = 点阵矢量 实

27、际晶体：柏氏矢量 = ，, 点阵矢量 全位错（perfect dislocation：柏氏矢量 = n*点阵矢量 n=1: 单位位错 不全位错（imperfect dislocation): 柏氏矢量 != n* 点阵矢量 n 晶体能量升高 增加的能量称为“堆垛层错能”或“层错能”（J/m2) 层错能越低，层错出现的几率越大，越易观察到，例如奥氏体不锈钢中。57不全位错 不全位错：堆垛层错与完整晶体的分界线（b矢量不等于点阵矢量）肖克莱（Schckley)不全位错: (a/6)*1,-2,1 (在(111)面上） 特点：特点：1）b矢量永远平行于层错面 2）层错为一平面=其边界在一平面内 3）

28、可以为刃型、螺形、混和位错 4）滑移的结果是层错面的扩大或缩小。但不能攀移，因它必须和层错始终相连FccFcc晶体中两种重要的不全位错晶体中两种重要的不全位错58弗兰克（Frank) 不全位错 弗兰克（Frank) 不全位错：插入或抽出半原子面所形成的层错与完整晶体的边界, （a/3)*。 抽出：负弗兰克（Frank) 不全位错 插入：正弗兰克（Frank) 不全位错 特点：特点：a) (a/3)*，纯刃型位错 b）不能在滑移面上滑移，只能攀移 c）属不动位错（sessile dislocation)59面心立方晶体中的位错 汤普森（Thompson）四面体 FCC 中所有重要的位错和位错反应

29、均可用Thompson四面体表示。(1) 四个面即为4个可能的滑移面(111), (-1,1,1), (1,-1,1), (1,1,-1)(2) 6条棱边代表12个晶向，即FCC中所有可能的12个全位错的b矢量60汤普森四面体的展开*每个顶点与其中心的连线共代表24个(a/6) 肖克莱不全位错的b矢量*4个顶点到它所对的三角形中点连线代表8个(a/3)弗兰克不全位错的b矢量*4个面中心相连即为(a/6) 压杆位错61FCC中的位错反应 位错反应：位错反应：位错之间的合并与分界 1）几何条件：b矢量总和不变 2）能量条件：反应降低位错总能量22afterbeforebb112621161102a

30、aa62扩展位错的宽度dbbGFp2)(21吸引力：层错能， g排斥力：两位错间的斥力pg2)(21bbGd可见：d 与g成反比， 与G成正比 扩展位错：扩展位错：一种特殊的位错组态，系由两个不全位错以及在两个不全位错之间的一片层错所构成。一般由全位错分解而成63扩展位错的束集 束集：束集：在外切应力作用下，层错宽度减小至零，局部收缩成原来的全位错：位错扩展的反过程64扩展位错的交滑移 扩展位错=束集=交滑移=重新扩展（在新滑移面上） 扩展位错的交滑移比全位错困难，层错能越低，扩展位错越宽，交滑移越困难65位错网络 实际晶体中的不同b矢量的位错可组成二维或三围的位错网络b1:一组位错b2 一个

31、螺型位错b1 与b2 成120o夹角， 相互吸引66本周作业 第一题：已知方程3.12，请根据张量对坐标系的变换法则推导出3.11中的xx分量。 第三题：对于同一种晶体，它的表面能与晶界能（相同的面积）哪一个较高？为什么？ 思考题：请将下面三处的扩散系数排序，晶体表面、晶界、位错线附近。 第四题：请复印图3.38，在原图上标示出肖克莱位错附近的完整平面和多余的半原子面，并请标明位错的位置（核心区域）。67上周内容回顾 作用在位错上的力 位错间的作用力 位错的密度、生成、增殖 面心立方晶体中层错、不全位错、扩展位错（束集与交滑移） 汤姆森四面体 肖克莱不全位错（再仔细看）68面心立方晶体中的肖克

32、莱不全位错：再看仔细点！两个多余的两个多余的半原子面！半原子面！(1,-2,1)(111)目视方向目视方向69面角位错（Lomer-Cottrell 位错）（111）面上（1,1,-1）面上（1,1,-1）-1,1,0滑移面: （001）70体心立方晶体中的位错 单位位错：单位位错：(a/2), 滑移方向, 通常可能的滑移面有110，112，123，随成分、温度计变形速度而异。 交滑移=滑移线呈波纹形=层错能高，不易出现扩展位错 滑移切应力的不对称性 螺位错的核心具有独特的性质71密排六方晶体中的位错 最短的点阵矢量沿,次短的点阵矢量 单位位错：(a/3),c, (1/3) 滑移面: (000

33、1) （当c/a=1.633时） 1,0,-1,0, 1,0,-1,1 （当c/a(1/3)1,0,-1,0+(1/3)0,1,-1,0 全位错-肖克莱不全位错72表面及界面 界面包括：外表面（自由表面）和内界面 表面：固体与气体或液体的分界面 界面：几个原子层厚，原子排列于成分不同于内部g组元化学位不变下恒温恒容， 组温恒容，(.iUVTdAdWg）每个键能量（形成了新的表面数目被割断的化学键g表面能：表面能：定义为形成单位面积的新表面所需做的功*晶体中的表面张力是各向异性的*原子密度最大的面具有最低的r值晶体表面一般为原子密度最大的面*表面能与曲率有关：曲率越大，表面能越大73晶界 晶界：

34、晶界：取向不同的晶粒之间的界面（内界面） 晶界具有5个自由度：两晶粒的位相差（3），界面的取向（2）74扭转晶界 * 一般小角度晶界都可看成两部分晶体绕某一轴旋转一角度而形成，不过该转轴即不平行也不垂直晶界，故可看成一系列刃位错，螺位错或混合位错的网络组成。qbD 75大角度晶界 High-angle grain boundary 重合位置点阵模型 *相邻晶粒在交界处的形状不是光滑的曲面，而是由不规则台阶组成的，A,B,C,D特征区域 重合位置点阵模型 *晶界能较低 *特殊位向 *晶界可看成是好区与坏区交替相间组合而成的。 *一般大角度晶界的宽度一般不超过三个原子间距。76晶界能 晶界能：形成

35、单位面积晶面时，系统Helmholtz自由能的变化，即dg/dA。它等于接口区单位面积的能量减去无界面时该区单位面积的能量。 也可看成由于晶界上点阵畸变增加的那部分额外自由能。dAdFr iiidAdnudAdFr在纯金属中 在合金中晶介面积A改变而引起的晶粒内i组元原子数的改变77小角度晶界的界面能单位长度刃型位错的能量：单位长度刃型位错的能量：cErRvGbE0ln)1 (4p刃 qbD DE1D1Eg 而c0Ebln)1 (4qpqgrRvGbbr0DR )lnA(E0qqg令则 ，2cGbv-14E）（刃p)v1 (4GbE0pA=故小角度晶界g是相邻两晶粒之间位相差q的函数78晶界的

36、界面能的测量313123231212sinsinsingggg晶界能可通过测定界面交角求出其相对值：三个晶粒相遇，在达到平衡时，在o点处接口张力必须达到力学平衡 故测得在平衡状态下，三叉晶界的各面角均趋于最稳定的120。79 晶界偏聚晶界偏聚内吸附（热力学平衡的偏聚） 特点：特点：1 1）溶质浓度不变时，一定的T对应一定平衡晶界偏聚量 2）T偏聚量 ， DE：溶质原子在晶界上的能量差, C：晶界浓度 C0：晶内浓度 3）晶界平衡偏聚量可以很显著 4）晶界偏聚区的范围约为4-几百埃 5）在某种情况下可产生晶界上溶质原子的贫化负吸附负吸附 6）产生晶界偏聚的原因，有一种解释：固溶体中溶质原子和溶剂

37、原子的尺寸不同，晶界偏聚可使系统能量降低晶界的平衡偏聚 )exp(0kTECCD401010CC80上周主要内容回顾 面心立方晶体中的肖克莱位错与面角位错 体心立方、密排六方晶体中的位错 表面及界面：二维缺陷 表面能：两种计算方法 晶界的5个自由度 小角度晶界 大角度晶界 晶界偏聚81晶界特性 1）晶界处点阵畸变大，存在晶界能，故晶粒长大和晶界平直化是一个自发过程 2）晶界处原子排列不规则阻碍塑性变形Hb，b（细晶强化） 3）晶界处存在较多缺陷（位错、空位等）有利原子扩散 4）晶界能量高固态相变先发生，d形核率 5）晶界能高晶界腐蚀速度82亚晶界（Sub-grain boundary） 事实上每个晶粒中还可分成若干个更为细小的亚晶粒（0.001mm），亚晶粒之间存在着小的位相差，相邻亚晶粒之间的界面成为亚晶界。亚晶粒更接近于理想的单晶体。 位相差一般小于2o，属于小角度晶界，具有晶界的一般特征。83孪晶界 Twin boundary 孪晶孪晶指两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面构成对称的位