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文档简介

1、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 现象1. 对简单立方晶体进行剪切强度的理论计算并与实际测量数据对比发现：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 这表明：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 现象2. 陶瓷材料塑性较金属差 ，脆性大 金属材料中，不同材料性能不同 这表明：材料的结构决定性能,现象3. 钢铁

2、材料淬火后硬度会明显升高 金属材料有明显的加工硬化现象 这表明：在结构相同的前提下，晶体缺陷的状态决定 材料的性能 缺陷的状态（类型及分布）： 点缺陷的类型 类型 线缺陷的类型 面缺陷的类型 分布状态 ：多少、分布形式, 晶体的结构-缺陷-性能间有着密切关系 性能的改变可通过改变结构及缺陷的状 态而实现 本课程主要研究实际晶体结构与性能的关系,（二）间隙原子（interstitial),2.间隙位置(interstitial set),2.V心晶体中的正离子空位，浮获带正电 荷的空穴（正离子失去正电荷跑掉，留 下带正电荷的空穴）。,V心,H心,3.H心浮获一带正电荷空穴的负间隙离子。,1.2

3、点缺陷的热平衡浓度,-配置熵(组态熵),-单个空位形成熵,在热力学稳定条件下：,则：,则：,1.点缺陷是一种热力学上稳定地缺陷，一定温度下对 应一定的平衡浓度。 2.点缺陷是热缺陷，T升高，平衡浓度增加。 3.平衡点缺陷的浓度与点缺陷的形成能呈指数关系。 4.因为u间隙 u空位，所以在一定温度下晶体中的空位浓度远远大于间隙原子的平衡浓度，故在晶体内点缺陷主要是肖氏空位。,讨论：,一.自由电子能量的变化 1.势能的变化：,点缺陷的形成能包括：自由电子能量的变化 畸变能的变化 空位的形成能中，电子能量是主要的； 间隙原子形成能中，畸变能是主要的, 系统的弗米能,空位迁移能(扩散激活能，获得鞍点状 态原子的能量 ),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

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