材料科学基础课件.ppt

文档介绍：理想晶体:原子完全规则地排列的晶体。
晶体缺陷:晶体中部分原子排列偏离理想状态, 局部产生不规则、不完整的原子排列。
晶体缺陷产生的原因:原子的热振动、晶体形成条件限制、施加的外部条件等。
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晶体缺陷的分类
实际晶体存在晶体缺陷,按照几何特点这些缺陷可以分为三大类
点缺陷—缺陷在各方向的延伸都很小,亦称零维缺陷。如空位、间隙原子、杂质原子等。
线缺陷—缺陷只在一个方向延伸或称一维缺陷。如位错。
面缺陷-缺陷在二个方向延伸,或称二维缺陷。如表面、晶界、相界等。
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根据对理想晶体偏离的几何位置来分,有三类
空位
间隙原子
杂质原子
正常结点位置没有被质点占据,称为
空位。
同类质点进入间隙位置成为间隙原子。
进入
间隙位置—间隙杂质原子
正常结点—取代(置换)杂质原子。
固溶体
点缺陷(1) 点缺陷类型
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(2)热运动与点缺陷
晶格原子围绕平衡位置作热振动,频率在1012 - 1013赫兹(德拜频率)
原子的能量不是平均的,也不恒定,原子动能近似服从Maxwell-Boltzman分布,即能量高于E原子所占比例 exp(-E/kt)
少数高能原子离开自己的平衡位置,在晶格节点出现空位。
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晶体中空位
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(3)点缺陷的运动
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点缺陷运动方式
迁移─空位或间隙原子由一个位置运动到另一个位置的过程。
复合─间隙原子与空位相遇时,将落入空位,两者同时消失,这一过程称为复合。
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点缺陷的运动
点缺陷从一个平衡位置移动到相邻位置,也要克服能量障碍
只有周围原子具有足够能量才可能实现移动
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点缺陷的运动是一个热激活的过程
运动频率与温度有关。例如Cu中的空位,300K 10-5/s, 1300K 108/s
空位移动所造成的粒子迁移,即晶体中的自扩散。(以后会学到)自扩散激活能相当于空位形成能与移动能的总和。
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点缺陷的动态平衡
点缺陷并不是固定不动的,而是处于不断的产生和消失过程中
在一定温度下,晶体中点缺陷的数目是一定的,保持动态平衡。
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