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(gè)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(gè)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(diǎn)缺陷（Point defects）：最簡(jiǎn)單的晶體缺陷，在結(jié)點(diǎn)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(gè)、幾個(gè)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(gè)方向上的缺陷擴(kuò)展很大，其它兩個(gè)方向上尺寸很小，也稱為一維缺陷。主要為位錯(cuò)dislocations。 面缺陷（Planar defects）：在兩個(gè)方向上的缺陷擴(kuò)展很大，其它一個(gè)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(cuò)stacking faults等。 晶體中點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上的原子以其平衡位置為中心作熱振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)能足夠大時(shí)，將克服周圍原子的制約，跳離原來(lái)的位置，使得點(diǎn)陣中形成空結(jié)點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)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(diǎn)陣位置而形成的點(diǎn)缺陷稱為熱平衡缺陷（thermal equilibrium defects），這是晶體內(nèi)原子的熱運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部條件決定的。 過(guò)飽和的點(diǎn)缺陷：通過(guò)改變外部條件形成點(diǎn)缺陷，包括高溫淬火、冷變形加工、高能粒子輻照等，這時(shí)的點(diǎn)缺陷濃度超過(guò)了平衡濃度，稱為過(guò)飽和的點(diǎn)缺陷(supersaturated point defects) 。 位錯(cuò)：當(dāng)晶格中一部分晶體相對(duì)于另一部分晶體發(fā)生局部滑移時(shí)，滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線稱作位錯(cuò) 刃型位錯(cuò)：當(dāng)一個(gè)完整晶體某晶面以上的某處多出半個(gè)原子面，該晶面象刀刃一樣切入晶體，這個(gè)多余原子面的邊緣就是刃型位錯(cuò)。 刃型位錯(cuò)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(cuò)：位錯(cuò)附近的原子是按螺旋形排列的。螺型位錯(cuò)的位錯(cuò)線與滑移矢量平行，因此一定是直線 混合位錯(cuò)：一種更為普遍的位錯(cuò)形式，其滑移矢量既不平行也不垂直于位錯(cuò)線，而與位錯(cuò)線相交成任意角度?？煽醋魇侨行臀诲e(cuò)和螺型位錯(cuò)的混合形式。 柏氏矢量 b: 用于表征不同類型位錯(cuò)的特征的一個(gè)物理參量，是決定晶格偏離方向與大小的向量，可揭示位錯(cuò)的本質(zhì)。 位錯(cuò)的滑移（守恒運(yùn)動(dòng)）：在外加切應(yīng)力作用下，位錯(cuò)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(gè)原子間距）而逐步實(shí)現(xiàn)。 交滑移：由于螺型位錯(cuò)可有多個(gè)滑移面，螺型位錯(cuò)在原滑移面上運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，可轉(zhuǎn)移到與之相交的另一個(gè)滑移面上繼續(xù)滑移。如果交滑移后的位錯(cuò)再轉(zhuǎn)回到和原滑移面平行的滑移面上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，則稱為雙交滑移。 位錯(cuò)滑移的特點(diǎn) 1) 刃型位錯(cuò)滑移的切應(yīng)力方向與位錯(cuò)線垂直，而螺型位錯(cuò)滑移的切應(yīng)力方向與位錯(cuò)線平行； 2) 無(wú)論刃型位錯(cuò)還是螺型位錯(cuò)，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)方向總是與位錯(cuò)線垂直的；（伯氏矢量方向代表晶體的滑移方向） 3) 刃型位錯(cuò)引起的晶體的滑移方向與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向一致，而螺型位錯(cuò)引起的晶體的滑移方向與位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向垂直； 4) 位錯(cuò)滑移的切應(yīng)力方向與柏氏矢量一致；位錯(cuò)滑移后，滑移面兩側(cè)晶體的相對(duì)位移與柏氏矢量一致。 5) 對(duì)螺型位錯(cuò)，如果在原滑移面上運(yùn)動(dòng)受阻時(shí)，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(diǎn)陣對(duì)位錯(cuò)的阻力，即點(diǎn)陣阻力 位錯(cuò)的攀移（非守恒運(yùn)動(dòng)）：刃型位錯(cuò)在垂直于滑移面方向上的運(yùn)動(dòng)，主要是通過(guò)原子或空位的擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)的（滑移過(guò)程基本不涉及原子的擴(kuò)散）。 位錯(cuò)在某一滑移面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)穿過(guò)滑移面的其它位錯(cuò)（林位錯(cuò)）的交割。包括扭折和割階。 扭折：位錯(cuò)交割形成的曲折線段在位錯(cuò)的滑移面上時(shí)，稱為扭折。 割階：若該曲折線段垂直于位錯(cuò)的滑移面時(shí)，稱為割階。 位錯(cuò)交割的特點(diǎn) 1) 運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)交割后，在位錯(cuò)線上可能產(chǎn)生一個(gè)扭折或割階，其大小和方向取決于另一位錯(cuò)的柏氏矢量，但具有原位錯(cuò)線的柏氏矢量(指扭折或割階的長(zhǎng)度和方向) 2) 所有的割階都是刃型位錯(cuò)，而扭折可以是刃型也可是螺型的。 3) 扭折與原位錯(cuò)線在同一滑移面上，可隨位錯(cuò)線一道運(yùn)動(dòng)，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(cuò)不在同一滑移面上，只能通過(guò)攀移運(yùn)動(dòng)，所以割階是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙--- 割階硬化 位錯(cuò)的應(yīng)變能：位錯(cuò)周圍點(diǎn)陣畸變引起的彈性應(yīng)力場(chǎng)，導(dǎo)致晶體能量的增加，稱為位錯(cuò)的應(yīng)變能或位錯(cuò)的能量。 位錯(cuò)密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)所包含的位錯(cuò)線總長(zhǎng)度。