文档介绍：材料科学基础
第一讲晶体中的结构缺陷
缺陷在空间的分布情况
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缺陷在空间的分布有如下三种情况:
①点缺陷:
是零维缺陷,包括空位、间隙原子、置换原子等;
②线缺陷:
是一维缺陷,即位错;
③面缺陷:
是二维缺陷,包括晶界、相界、孪晶界、堆垛层错等;
点缺陷示意图
缺陷在空间的分布情况
①点缺陷:
是零维缺陷,包括空位、间隙原子、置换原子等;
Material
如图即是一种位错(刃型位错)的示意图
缺陷在空间的分布情况
②线缺陷:
是一维缺陷,即位错,位错包括刃型位错和螺型位错两种;
Material
缺陷在空间的分布情况
③面缺陷:
是二维缺陷,包括晶界、相界、孪晶界、堆垛层错等;
Material
(a) 孪晶的几何模型示意图
(b) 孪晶的显微结构示意图
第一节点缺陷
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1-1 点缺陷的类型及形成
①类型:
点缺陷包括空位、间隙原子和置换原子等三类,其中间隙原子又可分为同类间隙原子和异类间隙原子。
②空位的形成:
原子由于热激活而离开其平衡位置。
③空位的种类:
肖特基(Schottky)空位: 原子迁移到晶体表面所形成的空位。弗兰克尔(Frankel)空位:原子迁移到晶体点阵的间隙中所形成的空位。
第一节点缺陷
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1-1 点缺陷的类型及形成(续)
(a)Schottky空位形成示意图
(b)Frankel空位形成示意图
有动画哦
第一节点缺陷
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1-1 点缺陷的类型及形成(续)
④点缺陷形成能:
点缺陷形成能=电子能+畸变能 (空位形成能中,电子能是主要的;间隙原子形成能,畸变能是主要的。)
间隙原子形成能> 空位形成能
Frankel 空位形成能=空位形成能+ 间隙原子形成能(约为4ev),远大于Sckottky 空位形成能(约为1ev)。
第一节点缺陷
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1-2 点缺陷的平均浓度
以空位平均浓度为例:
式中:C ——空位的平均浓度; A ——缺陷形成的自由能; k ——波尔兹曼常数; T ——温度;
上式说明:点缺陷的平均浓度与温度密切相关,温度越高,C以指数规律急剧增大。