内容发布更新时间 : 2024/9/23 13:30:59星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第十二章 晶体中的缺陷和扩散

1简述晶体中的各种缺陷。 点缺陷

A空位（lattice vacancy）与填隙基质原子（interstitial position）：空位有肖特基缺陷(Schottky defect)和弗仑克尔缺陷(Frenkel defect)两种晶体的内部只有空位，这样的热缺陷叫肖特基缺陷；原子脱离格点后，形成填隙原子，这样的缺陷叫弗仑克尔缺陷。 B填隙杂质原子：

C替位式杂质原子（离子）： D色心（colour centre）：能吸收光的点缺陷称为色心。

线缺陷

当晶格周期性的破坏是发生在晶体内部一条线的周围近邻，就称为线缺陷。

(1)刃位错：位错线垂直于滑移方向。 (2)螺位错：位错线平行于滑移方向。

面缺陷

a. 小角晶界(small angle boundary)：可看作由一排刃形位错构成 b. 堆垛层错(stacking fault)：如对fcc结构，沿[111]方向的晶面排列为: ABCABCABCBCABC,

中缺少了一层A面。

c. 晶界（grainboundary; 包括扭转晶界、孪晶界、非共格晶界等）。

2简述晶体中主要缺陷类型（至少答三种）。

3分析说明小角晶界的角度和位错的间距的关系，写出表达式。

4论述固体内部的位错类型，并且画出示意图。山东152页 刃位错

镙位错

5在离子晶体中点缺陷可以引起离子性导电，请给出简单解释。

在理想的离子晶体中，没有自由电子，离子又难以在晶体内移动，所以是典型的绝缘体。但实际离子晶体中，由于缺陷的杂质的存在，离子可以借助于缺陷在外电场作用下，发生定向漂移，使晶体具有一定的导电性，离子成为载流子，这种现象称为离子导电性。

离子晶体中的点缺陷是带电的，在没有外电场作用下，缺陷作无规运动，不形成电流。但当有外电场作用时，缺陷沿电场正、反方向的移动的几率不等，从而产生电流。

6金属淬火后为什么变硬?

[解答]

我们已经知道 晶体的一部分相对于另一部分的滑移, 实际是位错线的滑移, 位错线的移动是逐步进行的, 使得滑移的切应力最小. 这就是金属一般较软的原因之一. 显然, 要提高金属的强度和硬度, 似乎可以通过消除位错的办法来实现. 但事实上位错是很难消除的. 相反, 要提高金属的强度和硬度, 通常采用增加位错的办法来实现. 金属淬火就是增加位错的有效办法. 将金属加热到一定高温, 原子振动的幅度比常温时的幅度大得多, 原子脱离正常格点的几率比常温时大得多, 晶体中产生大量的空位、填隙缺陷. 这些

点缺陷容易形成位错. 也就是说, 在高温时, 晶体内的位错缺陷比常温时多得多. 高温的晶体在适宜的液体中急冷, 高温时新产生的位错来不及恢复和消退, 大部分被存留了下来. 数目众多的位错相互交织在一起, 某一方向的位错的滑移, 会受到其它方向位错的牵制, 使位错滑移的阻力大大增加, 使得金属变硬. 7结合你的理解对晶体中的两种面缺陷进行描述 （1）堆垛层错

金属晶体常采取立方密积结构形式，而立方密积是原子球以三层为一循环的密堆积结构，若把这三层原子面分别用A、B、C表示则晶体的排列形式是 …ABCABCABCABC…

若某一晶体（比如A）在晶体生长时丢失，原子面的排列形式成为： …ABCABCBCABCABC…

其中B晶面便是错位的面缺陷，若从某一晶面开始，晶体两部分发生了滑移，比如从某C晶面以后整体发生了滑移，C变成A，则晶面的排列形式可能变成 …ABCABABCABCABC…

其中A晶面便是错位的面缺陷。这一类整个晶面发生错位的缺陷称为堆垛层错。

（2）小角度晶界

按单一的晶格排列的晶体称为单晶体，而实际固体材料大多是多晶体。多晶体由许多晶粒组成，每一晶粒是单一晶体，各晶粒取向不同，我们将多晶体不同取向的晶粒间的界面称为晶粒间界。因为晶粒间界附近的原子排列比较混乱，所以是一种面缺陷。晶粒间界对于金属材料的冶炼和热处理过程中对晶粒大小的控制，是获得优质材料的一个重要因素。

按晶粒取向的差别，通常晶界可分为大角晶界（两晶粒取向差超15度）和小角晶界。大角晶界人原子的排列情况很复杂，目前尚难以作出精确描述。至于小角晶界，可用简单模型来描述：当两晶粒取向差θ很小时，认为晶界过渡区域是由一些刃型位错排列组成的，如图4-1-4所示。

图4-1-4 小角晶界示意图