刃差排线.PPTVIP

* * * * * * * * * Chapter 4 - * 本章主題 ? 缺陷與數量的控制 ? 缺陷對於材料性質的影響 ? 缺陷的重要性 第四章固體的缺陷（不完美性） ? 固體缺陷種類 * 固體的不完美性 結晶構造皆非完美 缺陷對於性質影響很大 許多重要性直接因缺陷而產生 * ? 空位 ? 插入型原子 ? 置換型原子 點缺陷 缺陷種類 ? 差排 線缺陷 ? 晶界 面缺陷 * ? 空位: 結構中無原子的位置. ?自格隙： 原子位置以外的額外原子. 點缺陷 空位 自格隙 原子平面扭曲 原子平面扭曲 * 波滋曼常數 (1.38 x 10 -23 J/atom-K) (8.62 x 10 -5 eV/atom-K) ? ÷ N v N = exp - Q v k T ? è ? ? ? ÷ 缺陷數目 可能缺陷位置數 活化能 溫度 可能缺陷位置數 ＝原子位置的總數 ?缺陷平衡濃度與溫度有關 點缺陷的平衡濃度 * ?活化能Qv 可由實驗獲得 ? ÷ N v N = exp - Q v k T ? è ? ? ? ÷ 量測活化能 ? 先獲得下面關係 N v N 溫度T(度K) 指數關係 ! 缺 陷 濃 度 ? 重新繪圖 1/ T N N v ln - Q v /k 斜率 * ? 求1 m3銅在1000?C 時空位的平衡濃度 : A Cu = 63.5 g/mol r = 8.4 g / cm 3 Q v = 0.9 eV/atom N A = 6.02 x 1023 atoms/mol 估計空位濃度 1 m3 原子的 可能位置 （數目） N A A Cu N = r x x 1 m3 = 8.0 x 1028 位置數 8.62 x 10-5 eV/atom-K 0.9 eV/atom 1273K ? ÷ N v N = exp - Q v k T ? è ? ? ? ÷ = 2.7 x 10-4 ? 答 N v = (2.7 x 10-4)(8.0 x 1028) 位置= 2.2 x 1025 空位數 * 雜質原子(B) 加入母材原子(A)中，有2種結果: ? B固溶於A中(i.e., random dist. of point defects) ? B固溶於A中加上新相顆粒(通常富含B原子) OR 置換固溶體(如, Cu in Ni) 格隙固溶體(如, C in Fe) 第2相顆粒 （與母相的成分、結構皆不同） 金屬的點缺陷 * 點缺陷 產生置換固溶的條件 Rothery 法則 1. ?r (原子半徑) 15% 2. 週期表中位置相近（亦即陰電性相近） 3. 純金屬的結晶結構相同 4. 價電子數 其它條件相同時，高價電子數的金屬較低價電子數的金屬易於固溶 * 固溶 應用Hume–Rothery 法則於固溶體 Al 或 Ag 較易於 溶解於在Zn中? 2. Cu中可溶解較多 的 Zn 或 Al ? Table on p. 106, Callister 7e. Element Atomic Crystal Electro- Valence Radius Structure nega- (nm) tivity Cu 0.1278 FCC 1.9 +2 C 0.071 H 0.046 O 0.060 Ag 0.1445 FCC 1.9 +1 Al 0.1431 FCC 1.5 +3 Co 0.1253 HCP 1.8 +2 Cr 0.1249 BCC 1.6 +3 Fe 0.1241 BCC 1.8 +2 Ni 0.1246 FCC 1.8 +2 Pd 0.1376 FCC 2.2 +2 Zn 0.1332 HCP 1.6 +2 * 成分的表示 成分的表示法 重量百分比 m1 = 成分1的質量 nm1 =成分1的莫爾數 原子百分比 * ? 線缺陷, ? 差排移動時導致結晶面相對滑動, ? 產生永久（塑性）變形. 差排: 鋅單晶變形示意圖 (HCP): 變形前 ? 拉伸變形後 滑移階梯 線缺陷 Adapted from Callister 7e. * 線曲線 線缺陷（差排） 圍繞差排的一些原子排列將產生錯誤 刃差排: 晶體內額外的原子半平面 B（伯格向量） ? 差排線 螺旋差排: 因剪應變所產生的螺旋狀突起面 B（伯格向量） ?? 差排線 伯格向量, b: 結晶格子扭曲的一種度量 * 刃差排 Fig. 4.3, Callister 7e. 伯 格 向 量 刃 差 排 線 * 螺旋差排 S