第4章固体子及分子的运动1.pptVIP

晶体内原子在平衡位置做热运动，离开平衡位置两个去处： （1）迁移到晶体表面，在原位置只形成空位，不形成间隙原子，此空位称为肖特基缺陷（Schottky defect）（图a）； （2）迁移到晶体点阵间隙中，形成的空位称弗兰克尔缺陷（Frenkel defece） ，同时产生间隙原子（图b）。 晶体中空位缺陷的平衡浓度为： 线缺陷：特征是在两个方向上的尺寸很小，在一个方向上的尺寸较大，亦称为一维缺陷（位错）。 根据原子滑移方向和位错线取向几何特征不同，位错：分为刃位错、螺位错和混合位错。 刃位错：位错线EF与滑移矢量b垂直，滑移面是位错线EF和滑移矢量b所构成唯一平面，位错在其他面上不能滑移。 螺位错：无额外半原子面，原子错排是呈轴对称的，螺位错线与滑移矢量平行，故一定是直线，且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直，纯螺位错滑移面不唯一的。 混合位错：位错线都可分解为刃型和螺型两个分量。 柏氏矢量特性： 1）表示晶体滑移的大小和方向。 2）可判定位错类型。 刃型位错：柏氏矢量b ⊥ 位错线； 螺型位错：柏氏矢量b ∥ 位错线； 3）柏氏矢量b 守恒性：位错线的柏氏矢量是唯一的（守恒性）。 4）位错线不能中断于晶体的内部，而只能终止在晶体表面或晶界上，即位错线的连续性。 柏氏矢量表示符号：b=ka［uvw］表示。 位错运动方式：滑移和攀移。 1）滑移：位错线沿着滑移面的移动。 2）攀移：位错线垂直于滑移面的移动。 刃位错的运动：可有滑移和攀移两种方式。 螺位错的运动：只作滑移、而不存在攀移。 刃位错滑移方向：与外应力? 及伯氏矢量b 平行；螺型位错的移动方向：与外应力? 及柏氏矢量b 垂直，也与晶体滑移方向相垂直。 只有螺型位错才能够交滑移。 攀移与滑移不同： 1）攀移伴随物质的迁移，需要空位的扩散，需要热激活，比滑移需更大能量。 2）低温攀移较困难，高温时易攀移。在许多高温过程如蠕变、回复、单晶拉制中，攀移却起着重要作用。 3）攀移通常会引起体积的变化，故属非保守运动。 4）作用于攀移面的正应力有助于位错的攀移。 压应力将促进正攀移，拉应力可促进负攀移。 5）晶体中过饱和空位也有利于攀移。 在滑移面上运动的某一位错，必与穿过此滑移面上的其它位错相交截，该过程即为“位错交割”。位错折线有两种： 1）割阶：位错折线垂直（或不在）其所属滑移面上。 2）扭折：位错折线在其所属滑移面上。 小结：1）运动位错交割后，各位错线都可产生一扭折或割阶，其大小和方向取决于另一位错的柏氏矢量，但具有原位错线的柏氏矢量。 2）所有割阶都是刃位错，而扭折可刃型、也可螺型。 3）扭折与原位错线在同一滑移面上，可随主位错线一道运动，几乎不产生阻力，且扭折在线张力作用下易于消失。 4）割阶则与原位错线不在同一滑移面上，不能随主位错线一道运动，成为位错运动的障碍，常称此为割阶硬化。 位错增殖机制有多种：弗兰克-瑞德(Frank-Read）源，简称F-R源，双交滑移增殖等机制 全位错(perfect dislocation):柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错 。 单位位错( dislocation):柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错 。 不全位错(imperfect dislocation):柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错 。 部分位错(partial dislocation):柏氏矢量小于点阵矢量的位错。 堆垛层错（stacking fault）：堆垛顺序与正常的堆垛顺序出现差异（正常堆垛顺序遭到破坏或错排）。 晶界的特性（Important） 1）晶界处点阵畸变变大，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，sb↑（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）成分偏析和内吸附，又富集杂质原子→晶界熔点低→“过烧”现象 6）晶界能高→晶界腐蚀速度↑ 第3章作业 1、Nb的晶体结构为bbc，其晶格常数为0.3294 nm，密度为8.57 g/cm3，求106 Nb中所含的空位数目？ 2、在Fe中形成1 mol空位的能量为104.675 kJ，试计算从20℃升温至 850℃时空位数目增加多少倍？ * * 在界面处，erf(0)=0。则有 即界面上质量浓度始终保持不变 若焊接面右侧棒的原始质量浓度为零时，则公式简化为： 公式用法 知道D，及初始条件，可以求得ρ(x,t) 2、一端成分不受扩散影响的扩散体 原始碳质量浓度为ρ0的渗碳零件可被视为 半无限长的扩散体，即远离渗碳源的一端 的碳质量浓度在整个渗碳过程中不受扩散 的影响，始终保持碳质量浓度为ρ0 假定渗碳一开始，渗碳源一端表面就达到渗碳气氛的碳质量浓度ρs， 则