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第3章 晶体缺陷 晶体缺陷：原子排列不规则、完整，偏离理想结构的区域。 晶体缺陷分三大类: 1）点缺陷：属零维缺陷，它在三维空间各方向尺寸都很小，如空位、间隙原子、杂质和溶质原子等。 2）线缺陷：属一维缺陷，它在两个方向尺寸很小，而在另一个方向上尺寸却很大，主要是位错。可被电镜观察到。 3）面缺陷：属二维缺陷，它在一个方向上尺寸很小，而在另两个方向上尺寸却很大，如晶界、相界、孪晶界和堆垛层错等。光学显微镜可观察到。;*;*;点缺陷的平衡浓度 一定温度下空位或者间隙原子的平衡浓度： 其中，N’为晶体中间隙位置总数；n’为间隙原子数；EV’为形成一个间隙原子所需的能量；k为玻耳兹曼常数；T为绝对温度。;线缺陷：位错 位错定义：线缺陷，晶体中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象，错排区是细长的管状畸变区。 位错类型：刃型位错、螺型位错、混合位错。;*;刃型位错的结构特点： 1) 刃型位错有一个额外的半原子面。 2) 刃型位错线为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。多余的半原子面不一定是直线，也可以是折线或曲线，但它必与滑移方向和滑移矢量相垂直。 3) 滑移面是同时包含位错线和滑移矢量的平面，在其它面上不能滑移。由于在刃型位错中，位错线与滑移矢量互相垂直，他们所构成的平面只有一个。;4)晶体中存在刃型位错后，位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变，正刃型位错上方点阵受压应力，下方点阵受拉应力。 5）在位错线周围的畸变区，每个原子具有较大的平均能量，但该区只有几个原子间距宽，畸变区是狭长的管道。;*;螺型位错的结构特征： 1)螺型位错无额外半原子面。 2)螺型位错线与滑移矢量平行，位错线是直线，位错线移动方向与晶体滑移方向垂直。 3)纯螺型位错的滑移面不是唯一的。凡是包含螺形位错线的平面都可作为滑移面。 4)螺型位错周围的点阵也发生弹性畸变，但是只有平行于位错线的切应变而无正应变，不会引起体积的膨胀或者收缩。 5）螺型位错周围的点阵畸变随着离位错线距离的增加急剧减小，故也是包含几个原子间距的线缺陷。;*;*;位错的确定方法： 刃型位错右手法则:食指指向位错线方向，中指指向柏氏矢量方向，拇指指向代表多余半面子面位向，向上为正，向下为负。 螺型位错的柏氏矢量: 螺型位错的柏氏矢量与位错线平行，且规定b与位错线正向平行者为右螺旋位错，b与位错线反向平行者为左螺旋位错。;柏氏矢量的特性 1)柏氏矢量是一个反映位错周围点阵畸变总累积的物理量。该矢量的方向表示晶体滑移的方向，而模|b|表示畸变的程度。位错也可定义为柏氏矢量不为零的晶体缺陷。 2)柏氏矢量具有守恒性：一条位错线的柏氏矢量恒定不变。 只要不和其它位错线相遇，不论回路怎样扩大、缩小或者移动，回路确定的柏氏矢量是唯一的。 3) 一根不分岔的位错线，不论其形状如何变化(直线、曲折线或闭合的环状)，也不管位错线上各处的位错类型是否相同，其各部位的柏氏矢量都相同；而且当位错在晶体中运动或者改变方向时，其柏氏矢量不变，即一根位错线具有唯一的柏氏矢量。 ;4)柏氏矢量的守恒性定律 ★位错分解：若一个柏氏矢量为b的位错可以分解为柏氏矢量分别为b1，b2….bn的n个位错，则分解后各位错柏氏矢量之和等于原位错的柏氏矢量，即b= ★位错交于一点：若由数根位错相交于一点（称为位错结点），则指向位错线的柏氏矢量的和等于离开结点的柏氏矢量的和。如果位错线都指向或者离开结点，则柏氏矢量和为零。;*;螺型位错的滑移;当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上继续滑移，这一过程称为交滑移。 如果交滑移后的位错再转回和原滑移面平行的滑移面上继续运动，则称为。可发生双交滑移。;位错的攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。 刃型位错的攀移实际上就是多余半原子面扩大和缩小的过程，可以通过物质迁移即原子或者空位的扩散进行。 螺型位错没有半原子面，不会发生攀移。;割阶与扭折 位错很难实现全长运动，运动受阻时，其中一部分线段首先滑移，形成曲折线段。 割阶：曲折段垂直于位错的滑移面。 扭折：曲折段在位错的滑移面上。;位错的应变能 单位长度混合位错的应变能： 若k=1-?，刃型位错；K=1，螺形位错； ，混合位错。 ;（1）位错的能量包括两部分：Ec和Ee。位错中心区的能量Ec一般小于总能量1/10,常可忽略。 （2）位错的应变能与b2成正比。晶体中具有最小b的位错是最稳定的。 （3）螺型位错的弹性应变能约为刃型位错的2/3。 （4）位错线有尽量变直和缩短其长度的趋势。;*;作用在单位长