材料科學(xué)基礎(chǔ)基本概念和名詞解釋.doc
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晶體缺陷 單晶體：是指在整個晶體內(nèi)部原子都按照周期性的規(guī)則排列。 多晶體：是指在晶體內(nèi)每個局部區(qū)域里原子按周期性的規(guī)則排列，但不同局部區(qū)域之間原子的排列方向并不相同，因此多晶體也可看成由許多取向不同的小單晶體（晶粒）組成 點缺陷（Point defects）：最簡單的晶體缺陷，在結(jié)點上或鄰近的微觀區(qū)域內(nèi)偏離晶體結(jié)構(gòu)的正常排列。在空間三維方向上的尺寸都很小，約為一個、幾個原子間距，又稱零維缺陷。包括空位vacancies、間隙原子interstitial atoms、雜質(zhì)impurities、溶質(zhì)原子solutes等。 線缺陷（Linear defects）：在一個方向上的缺陷擴展很大，其它兩個方向上尺寸很小，也稱為一維缺陷。主要為位錯dislocations。 面缺陷（Planar defects）：在兩個方向上的缺陷擴展很大，其它一個方向上尺寸很小，也稱為二維缺陷。包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孿晶界twin boundaries、堆垛層錯stacking faults等。 晶體中點陣結(jié)點上的原子以其平衡位置為中心作熱振動，當(dāng)振動能足夠大時，將克服周圍原子的制約，跳離原來的位置，使得點陣中形成空結(jié)點，稱為空位vacancies 肖脫基（Schottky）空位：遷移到晶體表面或內(nèi)表面的正常結(jié)點位置，使晶體內(nèi)部留下空位。 弗蘭克爾（Frenkel）缺陷：擠入間隙位置，在晶體中形成數(shù)目相等的空位和間隙原子。 晶格畸變：點缺陷破壞了原子的平衡狀態(tài)，使晶格發(fā)生扭曲，稱晶格畸變。從而使強度、硬度提高，塑性、韌性下降；電阻升高，密度減小等。 熱平衡缺陷：由于熱起伏促使原子脫離點陣位置而形成的點缺陷稱為熱平衡缺陷（thermal equilibrium defects），這是晶體內(nèi)原子的熱運動的內(nèi)部條件決定的。 過飽和的點缺陷：通過改變外部條件形成點缺陷，包括高溫淬火、冷變形加工、高能粒子輻照等，這時的點缺陷濃度超過了平衡濃度，稱為過飽和的點缺陷(supersaturated point defects) 。 位錯：當(dāng)晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體發(fā)生局部滑移時，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線稱作位錯 刃型位錯：當(dāng)一個完整晶體某晶面以上的某處多出半個原子面，該晶面象刀刃一樣切入晶體，這個多余原子面的邊緣就是刃型位錯。 刃型位錯線可以理解為已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的分界線，它不一定是直線 螺型位錯：位錯附近的原子是按螺旋形排列的。螺型位錯的位錯線與滑移矢量平行，因此一定是直線 混合位錯：一種更為普遍的位錯形式，其滑移矢量既不平行也不垂直于位錯線，而與位錯線相交成任意角度?？煽醋魇侨行臀诲e和螺型位錯的混合形式。 柏氏矢量 b: 用于表征不同類型位錯的特征的一個物理參量，是決定晶格偏離方向與大小的向量，可揭示位錯的本質(zhì)。 位錯的滑移（守恒運動）：在外加切應(yīng)力作用下，位錯中心附近的原子沿柏氏矢量b方向在滑移面上不斷作少量位移（小于一個原子間距）而逐步實現(xiàn)。 交滑移：由于螺型位錯可有多個滑移面，螺型位錯在原滑移面上運動受阻時，可轉(zhuǎn)移到與之相交的另一個滑移面上繼續(xù)滑移。如果交滑移后的位錯再轉(zhuǎn)回到和原滑移面平行的滑移面上繼續(xù)運動，則稱為雙交滑移。 位錯滑移的特點 1) 刃型位錯滑移的切應(yīng)力方向與位錯線垂直，而螺型位錯滑移的切應(yīng)力方向與位錯線平行； 2) 無論刃型位錯還是螺型位錯，位錯的運動方向總是與位錯線垂直的；（伯氏矢量方向代表晶體的滑移方向） 3) 刃型位錯引起的晶體的滑移方向與位錯運動方向一致，而螺型位錯引起的晶體的滑移方向與位錯運動方向垂直； 4) 位錯滑移的切應(yīng)力方向與柏氏矢量一致；位錯滑移后，滑移面兩側(cè)晶體的相對位移與柏氏矢量一致。 5) 對螺型位錯，如果在原滑移面上運動受阻時，有可能轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面上繼續(xù)滑移，這稱為交滑移 (雙交滑移） 派-納力：晶體滑移需克服晶體點陣對位錯的阻力，即點陣阻力 位錯的攀移（非守恒運動）：刃型位錯在垂直于滑移面方向上的運動，主要是通過原子或空位的擴散來實現(xiàn)的（滑移過程基本不涉及原子的擴散）。 位錯在某一滑移面上運動時，對穿過滑移面的其它位錯（林位錯）的交割。包括扭折和割階。 扭折：位錯交割形成的曲折線段在位錯的滑移面上時，稱為扭折。 割階：若該曲折線段垂直于位錯的滑移面時，稱為割階。 位錯交割的特點 1) 運動位錯交割后，在位錯線上可能產(chǎn)生一個扭折或割階，其大小和方向取決于另一位錯的柏氏矢量，但具有原位錯線的柏氏矢量(指扭折或割階的長度和方向) 2) 所有的割階都是刃型位錯，而扭折可以是刃型也可是螺型的。 3) 扭折與原位錯線在同一滑移面上，可隨位錯線一道運動，幾乎不產(chǎn)生阻力，且在線張力的作用下易于消失； 4）割階與原位錯不在同一滑移面上，只能通過攀移運動，所以割階是位錯運動的障礙--- 割階硬化 位錯的應(yīng)變能：位錯周圍點陣畸變引起的彈性應(yīng)力場，導(dǎo)致晶體能量的增加，稱為位錯的應(yīng)變能或位錯的能量。 位錯密度：單位體積內(nèi)所包含的位錯線總長度。