材料的结构与缺陷
材料的缺陷结构和应力分析
材料的缺陷结构和应力分析材料是工程领域中的重要组成部分，它们广泛地应用于各种工业生产中。
在实践中，材料的缺陷结构和应力分析是理解材料特性和应用的基础。
缺陷结构和应力分析都是深奥而复杂的领域，需要深入学习和研究才能真正理解。
本文将探讨材料的缺陷结构和应力分析的基础知识，以及它们对材料的性能和应用的影响。
1. 缺陷结构缺陷是材料中不完美或无法实现理想结构的部分。
这些缺陷可以是原始的（包括缺陷和材料中的污染物），也可以是在制造过程中产生的（如晶界和位错）。
缺陷结构是由材料内部的物理和化学交互作用来驱动的。
晶体中的缺陷晶体中的原子通常有一个非常规则的排列方式。
然而，由于一些原因，它们可能会形成额外的排列模式。
这种额外的排列模式被称为缺陷。
晶体中的缺陷通常分为点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
点缺陷是由于一个或多个晶格位置的失配而产生的。
最常见的点缺陷是原子位移，其中一个原子偏离了其正常位置。
这种偏移有时会导致位错。
位错是一种线缺陷，由两个不同的晶格结构之间的不匹配引起的。
面缺陷包括晶界、层错和薄板。
晶界是两个不同的晶体粒子之间的边界。
层错是一种晶体中的平面缺陷，其中两个晶格错位。
薄板是一种二维晶体，与三维晶体不同，它只有一个有限的厚度，同时，长和宽可以被无限地扩展。
应力导致的缺陷除了材料内在的缺陷之外，还有一种类型的缺陷是由于应力感应的，称为应力缺陷。
这些缺陷是由于材料承受外部压力，引起微观结构发生变化引起的。
2. 应力分析如何设计材料和结构，以便在应用时能够承受适当的载荷和应力，需要进行应力分析。
材料的应力分析包括对材料性能和应用的理解以及材料制造工艺的推导。
载荷和应力在进行应力分析之前，需要知道载荷和应力的基本概念。
载荷是材料所受到的力，在工程和科学中通常用于描述压力和张力。
应力是材料中受到的力有能力抵抗的程度。
应力可以是压应力或张应力，单位为赫兹（Pa）。
应变和杨氏模数在材料承受压力或张力时，它会发生变形。
tio2 缺陷结构
tio2 缺陷结构
TIO2（二氧化钛）是一种常见的半导体材料，晶体结构主要
有锐钛矿型（Rutile）、金红石型（Anatase）和布列斯特型（Brookite）等。
这些晶体结构中都存在一些缺陷。
常见的TIO2缺陷结构包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。
1. 点缺陷：点缺陷是晶体中原子位置存在缺陷造成的。
例如，氧空位是一种常见的点缺陷。
它指的是晶体中某些氧原子位置上缺少氧原子的情况。
此外，还有钛空位和氧空位相互配对的Frenkel缺陷。
2. 线缺陷：线缺陷是晶体中存在着一维缺陷的区域。
例如，晶体中某些原子沿着某个方向排列出现错位或空缺，形成了位错或孤立线缺陷。
3. 面缺陷：面缺陷是晶体中存在着二维缺陷的区域。
例如，晶体中的晶界和位错墙就是一种面缺陷。
晶界是晶体中两个晶粒的交界处，位错墙是晶体中沿某个方向存在位错的平面。
这些缺陷结构在TIO2的性质和应用中起到重要作用。
它们可
以影响材料的机械性能、光学性质、电学性质等，也对光催化、光伏等应用具有一定的影响。
因此，研究和控制TIO2的缺陷
结构对于提高其性能和开发新的应用具有重要意义。
晶体结构与缺陷
晶体结构与缺陷晶体是一种有着高度有序排列的原子、离子或分子的固体材料。
晶体的结构对其性质和应用具有重要影响，而缺陷则是晶体中不完美的部分。
本文将探讨晶体结构、晶格缺陷和它们在材料中的影响。
一、晶体结构晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
晶体的结构可以通过晶体学方法（如X射线衍射）来表征。
根据晶体的结构特征，可以将晶体分为多种类型，包括立方晶系、正交晶系、单斜晶系等。
晶体结构的基本单位是晶胞，晶胞由晶体中最小的重复单元构成。
在晶体结构中，晶胞有各种不同的排列方式，例如简单立方晶胞、面心立方晶胞和体心立方晶胞。
这些不同的排列方式导致了不同类型的晶体结构。
二、晶格缺陷晶格缺陷是指晶体中原子、离子或分子位置的非理想性质。
晶格缺陷可以通过外部环境和材料制备过程中的条件引入。
晶格缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。
1. 点缺陷点缺陷是指晶体中少数几个原子、离子或分子的位置与理想排列位置有所偏离。
最常见的点缺陷是空位缺陷和杂质缺陷。
空位缺陷是指晶体中某个位置上的原子或离子缺失，而杂质缺陷是指原子或离子被其他类型的原子或离子替代。
点缺陷可以对晶体的性质和行为产生重要影响。
例如，在半导体材料中，控制杂质缺陷的浓度可以改变材料的电导率。
在金属材料中，点缺陷可以影响金属的硬度、延展性和热导率等物理性能。
2. 线缺陷线缺陷是指晶体中沿某个方向出现的缺陷线。
常见的线缺陷包括位错和螺旋位错。
位错是晶体中原子排列顺序的偏移，而螺旋位错则是沿某个方向上原子排列的扭曲。
线缺陷可以导致晶体的塑性变形和断裂行为。
位错的运动可以使晶体发生滑移，从而导致材料的塑性变形。
而螺旋位错则可以在晶体中形成螺旋状的断裂。
3. 面缺陷面缺陷是指晶体中的平面缺陷。
最常见的面缺陷是晶界和孪晶。
晶界是两个晶粒之间的界面，它们的晶体结构可能有所不同。
孪晶是指两个对称的晶体结构在某个面上镜面对称的结合。
面缺陷可以对晶体的物理性能产生重要影响。
晶界可以影响晶体的弹性模量和导电性能。
《材料科学基础》 第03章 晶体缺陷
第三节 位错的基本概念
三、位错的运动
刃位错的攀移运动：刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动。 刃位错发生攀移运动时相当于半原子面的伸长或缩短，通常把 半原子面缩短称为正攀移，反之为负攀移。 滑移时不涉及单个原子迁移，即扩散。刃型位错发生正攀 移将有原子多余，大部分是由于晶体中空位运动到位错线上的 结果，从而会造成空位的消失；而负攀移则需要外来原子，无 外来原子将在晶体中产生新的空位。空位的迁移速度随温度的 升高而加快，因此刃型位错的攀移一般发生在温度较高时；另 外，温度的变化将引起晶体的平衡空位浓度的变化，这种空位 的变化往往和刃位错的攀移相关。切应力对刃位错的攀移是无 效的，正应力的存在有助于攀移(压应力有助正攀移，拉应力 有助负攀移)，但对攀移的总体作用甚小。
第一节 材料的实际晶体结构
二、晶体中的缺陷概论
晶体缺陷按范围分类：
1. 点缺陷 在三维空间各方向上尺寸都很小，在原 子尺寸大小的晶体缺陷。
2. 线缺陷 在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶 粒数量级)，另外两个方向上的尺寸很小(原子尺 寸大小)的晶体缺陷。其具体形式就是晶体中的 位错Dislocation 。
说明：这是一个并不十分准确的定义方法。柏氏矢量的方向与位错线方向的定义有关，应该首 先定义位错线的方向，再依据位错线的方向来定柏氏回路的方向，再确定柏氏矢量的方 向。在专门的位错理论中还会纠正。
第三节 位错的基本概念
二、柏氏矢量
柏氏矢量与位错类型的关系：
刃型位错 柏氏矢量与位错线相互垂直。(依方向关系可 分正刃和负刃型位错) 螺型位错 柏氏矢量与位错线相互平行。(依方向关系可 分左螺和右螺型位错) 混合位错 柏氏矢量与位错线的夹角非0或90度。
过饱和空位 晶体中含点缺陷的数目明显超过平衡 值。如高温下停留平衡时晶体中存在一平衡空位， 快速冷却到一较低的温度，晶体中的空位来不及移 出晶体，就会造成晶体中的空位浓度超过这时的平 衡值。过饱和空位的存在是一非平衡状态，有恢复 到平衡态的热力学趋势，在动力学上要到达平衡态 还要一时间过程。
金属材料的结构与缺陷
➢晶带定理： 在立方晶系中，若晶面（hkl）的晶带轴 是[uvw]，则必有 hu+kv+lw=0 反之亦然。
31
晶带定理的应用：
根据两不平行晶面的指数（h1 k1 l1）， （h2 k2 l2） 可以求出它们所在晶带的晶带轴[uvw]。
➢u=k1l2 - k2l1 ➢v=l1h2 - l2h1 ➢w=h1k2 - h2k1
一定变化范围 ➢金属键 ➢硬度高脆性大 ➢有色金属中的弥散强化相
71
72
➢间隙相与间隙化合物
➢过渡金属与H,B,C,N等形成 ➢不是固溶体
73
➢间隙相
➢Rx/Rm<0.59时形成的结构简单的金属化合 物
➢成分可表现为一定范围 ➢极高的硬度和熔点 ➢硬质合金、高速钢的强化相
74
75
76
➢间隙化合物
13
2. 晶胞 ➢晶胞：构成点阵的最基本单元。 ➢晶胞选择的依据：——反映点阵的规律
➢ 反映点阵对称性。 ➢ 平衡六面体内各角与棱尽量相等。 ➢ 棱之间尽量为直角。 ➢ 晶胞体积最小。
14
晶胞的选择 晶胞参数
15
3. 晶胞参数：
➢ 晶格常数 ａ、ｂ、ｃ ➢ 晶轴间角 α、β、γ
4. 七个晶系与十四种Bravis点阵
➢Rx/Rm>0.59，结 构较复杂
➢过渡金属的碳化物 ➢比间隙相略低的熔
点和硬度 ➢钢中弥散强化相
77
78
➢中间相的性能与应用
➢硬度高，熔点高 ➢可作弥散强化相 ➢提高合金的强度、硬度、耐磨性、耐热性 ➢用于耐热合金、硬质合金、有色合金、钢
的强化
79
➢良好的合金组织是什么样的？
➢性能要求：强度高，有适中的塑性和韧性 ➢组织：基体——固溶体
钢结构材料的瑕疵与缺陷分析
钢结构材料的瑕疵与缺陷分析1. 引言钢结构是目前广泛应用于建筑、桥梁和其他工程中的一种重要结构材料。
然而，钢结构材料在生产和使用过程中往往会出现一些瑕疵和缺陷，这些问题对结构的安全性和可靠性造成了不可忽视的影响。
因此，深入了解钢结构材料的瑕疵与缺陷，并进行有效的分析和控制，对于确保结构的正常运行具有重要意义。
2. 钢结构材料的常见瑕疵与缺陷2.1 气孔气孔是钢结构材料中常见的瑕疵之一。
在钢材的冷却过程中，由于快速凝固和固态相变导致液态钢中的气体无法完全顶出，从而形成气孔。
气孔的存在会导致钢材的强度和韧性下降，从而影响结构的承载能力和耐久性。
2.2 夹杂物夹杂物是指钢材中存在的杂质。
常见的夹杂物有碳化物、氧化物、硫化物等。
夹杂物会降低钢材的冲击韧性和断裂韧性，从而影响结构的抗震性能和耐久性。
2.3 晶界偏差晶界偏差是指钢材中晶格的错位和变形。
晶界偏差会引起钢材的局部应变集中，在外力作用下易发生断裂和损伤，影响结构的强度和稳定性。
2.4 疲劳裂纹疲劳裂纹是钢结构材料常见的缺陷之一。
在结构长时间受到循环载荷作用下，钢材会产生疲劳裂纹。
疲劳裂纹会导致结构的强度和稳定性下降，甚至引发结构的破坏。
3. 钢结构材料瑕疵与缺陷的分析方法3.1 目视检查目视检查是最常用的瑕疵与缺陷分析方法之一。
通过对钢材外观的检查，可以初步判断瑕疵和缺陷的类型和程度。
目视检查需要依靠专业的检验人员，并结合经验判断瑕疵和缺陷的严重性以及对结构安全性的影响。
3.2 无损检测无损检测是钢结构材料瑕疵与缺陷分析中常用的方法之一。
通过应用超声波、射线、涡流、磁粉等无损检测技术，可以发现钢材内部的瑕疵和缺陷，获取结构材料的内部情况，并评估其对结构安全性的影响。
无损检测具有操作简便、快速、准确等特点，被广泛应用于结构材料瑕疵与缺陷的分析。
3.3 机械性能测试机械性能测试是对钢结构材料进行瑕疵与缺陷分析的重要手段之一。
通过对钢材的拉伸、冲击、硬度等机械性能测试，可以评估材料的强度、韧性和硬度等性能指标，揭示瑕疵和缺陷对机械性能的影响程度。
复合材料结构中的缺陷检测与评估
复合材料结构中的缺陷检测与评估第一章绪论复合材料是由两个或更多不同材料的组合物构成的新材料。
由于其高强度、高刚度和低密度等优点，复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
在复合材料的生产和应用过程中，缺陷问题是一个重要的技术难题。
如何及早检测和评估复合材料结构中的缺陷，对于确保其性能和安全具有重要的意义。
本章将介绍复合材料的基本概念和结构特点，以及复合材料结构中常见的缺陷类型和成因。
第二章复合材料结构中的缺陷类型复合材料结构中的缺陷可以根据其类型分为以下几类：1.孔隙：孔隙是指复合材料中没有填充材料的空洞或气泡。
这种缺陷通常由于材料填充不均匀、挤压不当等原因造成。
2.夹杂物：夹杂物是指复合材料中存在的杂质或异物。
这些杂质或异物会削弱复合材料的力学性能。
3.毛刺：毛刺是指复合材料表面存在的尖锐物质。
这些毛刺容易导致应力集中，从而导致复合材料的破坏。
4.裂纹和缺陷：裂纹和缺陷是指复合材料中存在的裂纹、裂口或缺损。
这种缺陷通常是由于材料受力过大或者材料本身缺陷造成的。
第三章复合材料结构中的缺陷评估方法为了及早发现和评估复合材料结构中的缺陷，需要采用一些有效的检测方法。
常用的检测方法包括：1.光学检测：光学检测能够用于检测复合材料表面的缺陷，如毛刺和裂纹等。
光学检测的主要优点是快速、非接触和高分辨率。
2.超声波检测：超声波检测能够用于检测更深层的缺陷，如孔隙和夹杂物等。
超声波检测的主要优点是高灵敏度和非破坏性。
3.X射线检测：X射线检测能够用于检测复合材料内部的缺陷，如裂纹和缺损等。
X射线检测的主要优点是高分辨率和无损伤。
4.热红外检测：热红外检测能够用于检测复合材料表面的缺陷，如毛刺和裂纹等。
热红外检测的主要优点是快速、非接触和高分辨率。
第四章复合材料结构中缺陷修复方法如果复合材料结构中存在缺陷，需要及时采取修复措施，以确保其性能和安全。
常用的修复方法包括：1.填充：通过填充材料来填补孔隙或夹杂物等缺陷。
材料缺陷对材料性能影响
材料缺陷对材料性能影响
材料缺陷可以对材料的性能产生重大影响。
以下是几种常见的材料缺陷及其影响：
1. 晶格缺陷：晶格缺陷是指晶体中原子的排列出现错误或者缺失。
这会导致材料的晶体结构出现问题，从而影响材料的力学性能、导电性能、热导性能等。
例如，点缺陷（如空位、插入原子、替代原子等）会降低材料的强度和导电性能。
2. 晶界：晶界是相邻晶体之间的界面区域，它们通常会存在错配原子、位错和位移等缺陷。
晶界会对材料的力学性能和导电性能产生很大影响，因为它们可以提供额外的强度来阻止位错滑移和晶体的塑性变形。
3. 孔洞：孔洞是材料中的空隙或孔穴，它们会导致材料的密度降低，并使材料在应力下更容易发生形变或破裂。
孔洞也会降低材料的导热性能和机械强度。
4. 氧化物：材料中的氧化物是一种常见的缺陷，它们可以形成在材料的表面或内部。
氧化物会降低材料的机械强度和导电性能，并影响材料的化学稳定性。
总之，材料缺陷可以显著影响材料的性能，包括力学性能、导电性能、热导性能和化学稳定性等。
因此，在材料设计和制备过程中，需要尽量减少或修复材料缺陷，以提高材料的性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢空位聚集
18
➢结晶
19
2.2.1 位错的基本概念
➢3.柏氏矢量
➢反映位错造成的晶格畸变的大小和方向 ➢避免繁琐的原子模型
20
➢柏氏矢量的确定方法
➢规定
➢位错线垂直向外穿出纸面为正 ➢按右手法则作柏氏回路 ➢回路避开严重畸变区 ➢包含一个位错
21
➢ 刃型位错的柏氏矢量
bt
22
➢ 螺型位错的柏氏矢量
柏氏矢量方向）一致 ➢位错线的运动方向与位错线垂直 ➢一次滑移量为最近邻的原子间距（全位错
的柏氏矢量的模）
40
➢螺型位错的滑移
41
螺型位错的晶体滑移
42
➢螺型位错滑移的特点
➢滑移面可以是包含位错线的任意一个密排 面
➢位错的运动方向与晶体滑移方向（即柏氏 矢量方向）垂直
➢位错的运动方向与位错线垂直 ➢原子一次滑移量小于1个密排方向原子间距
金属材料及热处理
第一篇 材料的结构与缺陷
第二章 晶体缺陷
➢晶体缺陷 是指晶体结构中偏离完整晶格排列的
微观区域。 分为点缺陷，线缺陷，面缺陷。
➢本章提要
➢三类晶体缺陷的形式，分类 ➢晶体缺陷与晶体内相关变化过程的联系
2
2.1 点缺陷
➢ 三维尺度均很小的晶体缺陷。
3
➢2.1.1 空位
➢形成 结晶、高温或辐照
b Pt
23
➢混合位错的柏氏矢量
24
Atoms from upper and lower part of crystal are again aligned.
Positive edge
Slipped by 1 b. Positive screw
Negative screw
Negative Edge
➢影响塑性变形与强度、扩散与相变等
11
2.2.1 位错的基本概念
➢1.位错的基本类型
➢刃型位错 有正、负之分
12
➢TEM观察到的刃型位错
13
➢螺型位错 有左右之分
14
➢TEM
15
➢混合位错 具有螺型位错 与刃型位错的 特点
16
2.2.1 位错的基本概念
2.位错的产生
➢结晶过程 ➢空位聚集成片的边缘 ➢塑性变形
25
➢ 柏氏矢量的表示方法 立方晶系中：
bபைடு நூலகம்
1
[uvw]
n
如：
1
[110],
1
[111],
1
[11
2]等
2 36
26
b 的方向与大小
➢1/2<111> 1/2<110>
3a 2
2a 2
1/3<11-20> a
27
➢面心立方晶胞中的密堆积面
28
➢H.C.P.晶体中的密排面
29
➢柏氏矢量的意义及特征
46
2.2.2 位错的运动
➢3. 螺型位错的交滑移
螺型位错在滑移受阻时，转换到与原滑移面 相交的滑移面滑移。
47
位错运动总结
➢ 位错的运动是晶体塑性变形的主要原因 ➢ 不同的位错可表现出滑移、攀移、交滑移等
运动方式 ➢ 一条位错线在运动过程中总可以将晶体分为
已变形区域与未变形区域，晶格畸变则集中 于位错周围 ➢ 晶体的滑移方向与位错柏氏矢量方向一致 ➢ 位错滑移总是在晶体中面间距最大的密排面 上沿着密排晶向进行
66
➢本章重要知识点：
➢晶体缺陷的种类、形式 ➢位错滑移的基本特点 ➢柏氏矢量与位错线的关系、与晶体滑移的
关系
67
➢ 2.大角度晶界
取向差>10°
➢ 晶界能高， 且与取向差无关
部分特殊取向的晶 界界面能很低。
晶界模型：是CSL的小角度晶界。
55
➢重合位置点阵（CSL）
56
➢界面能与取向差
57
58
2.3.3 孪晶界
是两部分具有特殊镜面对称位向关系的晶 体的界面。
共格孪晶界面界面能低。
59
➢理想晶体
60
➢孪晶界面
异的亚结构之间的界面。
51
1.小角度晶界
➢对称倾侧晶界
晶界模型： 同号刃型位错墙
取向差<10°
无长程应力场 能量低、稳定
52
1.小角度晶界
➢扭转晶界
取向差<10°
晶界模型：两组交叉螺位错的网络
53
➢小角度晶界的能量 界面能低，主要是位错的能量。 位向差越大、位错密度越高，界面能
越高。
54
2.3.2 晶界与亚晶界
➢晶格畸变与缺陷强化 ➢电阻率升高 ➢加速扩散，影响相变
9
2.2 线缺陷
➢晶体中长度为数百到数万原子间距的管 线状原子错排区。又称位错。
➢知识点
➢位错的基本类型 ➢柏氏矢量 ➢位错的密度 ➢位错的运动
10
➢位错学说发展简史
➢矛盾提出——晶体理论剪切强度与实测值 的巨大差异
➢位错概念提出——1934年 ➢螺型位错概念，柏氏矢量概念——1939年 ➢F-R位错源——1950年 ➢TEM技术研究位错——50’s 以后 ➢… …
43
➢混合位错的滑移
44
➢ 滑移的共同特点
➢晶体滑移的方向就是位错柏氏矢量的方向 ➢滑移面是最密排面，滑移方向是最密排晶向
滑移的点阵阻力(派-纳力):
p
2G
2 a
e b(1 )
1
a :晶面间距
b : 滑移方向上的原子间距，即柏氏矢量
45
2.2.2 位错的运动
➢2. 刃型位错的攀移
刃型位错在垂直于滑移面方向的的运动。分 正攀移与负攀移。是非保守运动。
➢ 存在内吸附现象。异类原子可降低界面能时， 会向界面偏聚
➢ 界面阻碍位错运动，组织越细小，强度硬度 越高
➢ 界面能越大，界面迁移速度越大；晶粒长大 可以降低界面能。
65
晶体缺陷是研究晶体材料的一项基本内容
➢晶体缺陷的存在影响晶体的许多性质：
➢ 相变 ➢ 塑性变形 ➢ 材料强化 ➢ 其他物理化学性质
48
2.3 面缺陷
➢两个方向上有显著的畸变，畸变层厚度 仅有几个原子间距，又称二维缺陷。
49
2.3.1 外表面
➢表面及近表面层原子偏离平衡位置 ➢表面能
形成表面时单位面积表面上增加的能量称比表面 能（γ）
➢表面的吸附作用
➢能降低表面能的原子偏聚于表面使表面能降低
50
2.3.2 晶界与亚晶界
➢晶界：相邻晶粒的界面 ➢亚晶界：晶粒内部各排列方位有细微差
61
2.3.4 相界
两种不同晶体结构的相之间的界面 分为共格界面、半共格界面、非共格界面三类 共格界面界面能最低，弹性应变能最高。
62
失配度δ
a a
a
0.05：共格界面 0.05 0.25：半共格界面 0.25：非共格界面
界面能由低到高： 共格界面——半共格界面——非共格界面 弹性应变能由高到低： 共格界面——半共格界面——非共格界面 63
穿过单位面积的位错线的数目
n / A(1/ cm2 )
35
➢实际晶体中的位错网络
36
➢位错密度的显示-蚀坑法
37
2.2.2 位错的运动
➢1.位错的滑移
指位错沿着晶体滑移面的运动，又称保守运动 ➢刃型位错的滑移
38
刃型位错的晶体滑移
39
➢刃型位错滑移的特点
➢滑移面由柏氏矢量与位错线矢量唯一确定 ➢位错的运动方向与晶体滑移方向（即位错
➢反映位错的点阵畸变总量 ➢反映晶体的滑移量及方向 ➢具有守恒性 ➢与位错线有确定的位置关系
30
刃型位错 t , b 与多余半原子面间的右手关系
拇 指： 多余半原子面所在
食指： 位错线方向
中指：
柏氏矢量方向
31
螺型位错 t 与b间的方向关系
32
可用
b
判断位错线的类型
b 0刃型位错
b b右螺型位错
b b左螺型位错
33
2.2.1 位错的基本概念
4.位错的特征
➢位错是晶体变形与未变形区域的分界 ➢位错线不会中断于晶体内。 ➢位错具有易动性
位错是晶体内多种变化的原因：强化，塑变， 相变等
34
2.2.1 位错的基本概念
5.位错密度
表示晶体中位错的数量 单位体积中的位错线长度
S /V (cm / cm3)
➢类型 肖脱基空位、弗兰克尔空位
➢运动 迁移、复合
➢平衡浓度 c n Aexp( Ev)
N
kT
4
5
空位运动
6
➢2.1.2 间隙原子
➢形成 结晶、高温或辐照
➢平衡浓度 c n Aexp( Ev)
N
kT
➢弗伦克尔空位常与间隙原子伴生
7
➢2.1.3 置换原子
异类原子
8
➢2.1.4 点缺陷对性能的影响
2.3.5 堆垛层错(Stacking Fault, SF)
是原子的堆垛次序错误形成的缺陷。 层错能(SFE)：形成单位面积层错增加的能
量。层错能越高，形成层错越困难。
64
2.3.6 界面特性
➢ 界面处晶体缺陷集中，原子能量高
➢界面是氧化、腐蚀的优先发生地 ➢界面是固态相变的有效形核位置 ➢界面原子的扩散速度远高于晶内