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材料科学基础基本概念和名词解释.doc

上传人:相惜 2021/1/20 文件大小:514 KB

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文档介绍

文档介绍:晶体缺陷
单晶体:是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。
多晶体:是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列,但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同,因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体(晶粒)组成
点缺陷(Point defects):最简单的晶体缺陷,在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。在空间三维方向上的尺寸都很小,约为一个、几个原子间距,又称零维缺陷。包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes等。
线缺陷(Linear defects):在一个方向上的缺陷扩展很大,其它两个方向上尺寸很小,也称为一维缺陷。主要为位错dislocations。
面缺陷(Planar defects):在两个方向上的缺陷扩展很大,其它一个方向上尺寸很小,也称为二维缺陷。包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。
晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动,当振动能足够大时,将克服周围原子的制约,跳离原来的位置,使得点阵中形成空结点,称为空位vacancies
肖脱基(Schottky)空位:迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置,使晶体内部留下空位。
弗兰克尔(Frenkel)缺陷:挤入间隙位置,在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。
晶格畸变:点缺陷破坏了原子的平衡状态,使晶格发生扭曲,称晶格畸变。从而使强度、硬度提高,塑性、韧性下降;电阻升高,密度减小等。
热平衡缺陷:由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷(thermal equilibrium defects),这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。
过饱和的点缺陷:通过改变外部条件形成点缺陷,包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等,这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度,称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。
位错:当晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移时,滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错
刃型位错:当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面,该晶面象刀刃一样切入晶体,这个多余原子面的边缘就是刃型位错。
刃型位错线可以理解为已滑移区和未滑移区的分界线,它不一定是直线
螺型位错:位错附近的原子是按螺旋形排列的。螺型位错的位错线与滑移矢量平行,因此一定是直线
混合位错:一种更为普遍的位错形式,其滑移矢量既不平行也不垂直于位错线,而与位错线相交成任意角度。可看作是刃型位错和螺型位错的混合形式。
柏氏矢量 b: 用于表征不同类型位错的特征的一个物理参量,是决定晶格偏离方向与大小的向量,可揭示位错的本质。
位错的滑移(守恒运动):在外加切应力作用下,位错中心附近的原子沿柏氏矢量b方向在滑移面上不断作少量位移(小于一个原子间距)而逐步实现。
交滑移:由于螺型位错可有多个滑移面,螺型位错在原滑移面上运动受阻时,可转移到与之相交的另一个滑移面上继续滑移。如果交滑移后的位错再转回到和原滑移面平行的滑移面上继续运动,则称为双交滑移。
位错滑移的特点
1) 刃型位错滑移的切应力方向与位错线垂直,而螺型位错滑移的切应力方向与位错线平行;
2) 无论刃型位错还是螺型位错,位错的运动方向总是与位错线垂直的;(伯氏矢量方向代表晶体的滑移方向)
3) 刃型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向一致,而螺型位错引起的晶体的滑移方向与位错运动方向垂直;
4) 位错滑移的切应力方向与柏氏矢量一致;位错滑移后,滑移面两侧晶体的相对位移与柏氏矢量一致。
5) 对螺型位错,如果在原滑移面上运动受阻时,有可能转移到与之相交的另一滑移面上继续滑移,这称为交滑移 (双交滑移)
派-纳力:晶体滑移需克服晶体点阵对位错的阻力,即点阵阻力
位错的攀移(非守恒运动):刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动,主要是通过原子或空位的扩散来实现的(滑移过程基本不涉及原子的扩散)。
位错在某一滑移面上运动时,对穿过滑移面的其它位错(林位错)的交割。包括扭折和割阶。
扭折:位错交割形成的曲折线段在位错的滑移面上时,称为扭折。
割阶:若该曲折线段垂直于位错的滑移面时,称为割阶。
位错交割的特点
1) 运动位错交割后,在位错线上可能产生一个扭折或割阶,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(指扭折或割阶的长度和方向)
2) 所有的割阶都是刃型位错,而扭折可以是刃型也可是螺型的。
3) 扭折与原位错线在同一滑移面上,可随位错线