1、第第1111章章 晶體的形成和晶體的缺陷晶體的形成和晶體的缺陷n晶核的形成晶核的形成n晶體形成的方式晶體形成的方式n晶體生長的理論模型晶體生長的理論模型n決定晶體生長形的內(nèi)因決定晶體生長形的內(nèi)因n影響晶體生長的外部因素影響晶體生長的外部因素n晶體的缺陷晶體的缺陷晶體的形成晶體的形成11.1 11.1 晶核的形成晶核的形成 成核是一個相變過程，即在母液相中形成固相小晶成核是一個相變過程，即在母液相中形成固相小晶芽，這一相變過程中體系自由能的變化為：芽，這一相變過程中體系自由能的變化為： G=Gv+Gs 式中式中Gv為新相形成時體自由能的變化，且為新相形成時體自由能的變化，且Gv0, GS為新相形

2、成時新相與舊相界面的表面能，且為新相形成時新相與舊相界面的表面能，且GS0。 也就是說，晶核的形成，一方面由于體系從液相也就是說，晶核的形成，一方面由于體系從液相轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能更小的晶體相而使體系自由能下降，另一轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能更小的晶體相而使體系自由能下降，另一方面又由于增加了液方面又由于增加了液 - 固界面而使體系自由能升高。固界面而使體系自由能升高。 晶體形成的一般過程是先生成晶核，而后再逐晶體形成的一般過程是先生成晶核，而后再逐 漸長大。漸長大。 一般認(rèn)為晶體從液相或氣相中形成有三個階段：一般認(rèn)為晶體從液相或氣相中形成有三個階段： 1 1、介質(zhì)達到過飽和、過冷卻階段；、介質(zhì)達到過飽和、過冷卻階段

3、； 2 2、成核階段；、成核階段； 3 3、生長階段。、生長階段。成核作用與晶核成核作用與晶核晶核：從介質(zhì)中析出，并達到某個臨界大小，晶核：從介質(zhì)中析出，并達到某個臨界大小， 從而得以繼續(xù)成長的結(jié)晶相微粒。從而得以繼續(xù)成長的結(jié)晶相微粒。成核作用：形成結(jié)晶相微粒的作用。成核作用：形成結(jié)晶相微粒的作用。以溶液情況為例，說明成核作用的過程以溶液情況為例，說明成核作用的過程n設(shè)單位體積溶液本身的自由能為設(shè)單位體積溶液本身的自由能為g g液液n從溶液中析出的單位體積結(jié)晶相自由能為從溶液中析出的單位體積結(jié)晶相自由能為g g晶晶 在飽和溶液中，在飽和溶液中，g g液液g g晶晶，析晶。析晶。一方面：結(jié)晶相析

4、出，利于降低體系的總自由能一方面：結(jié)晶相析出，利于降低體系的總自由能一方面一方面: :體系由一相變?yōu)閮上啵瑑上嚅g產(chǎn)生界面，導(dǎo)體系由一相變?yōu)閮上啵瑑上嚅g產(chǎn)生界面，導(dǎo)致體系自由能增加致體系自由能增加在不飽和溶液中，在不飽和溶液中，g g液液g g晶晶，不會析晶；，不會析晶；設(shè)結(jié)晶相與液相自由能差為設(shè)結(jié)晶相與液相自由能差為G Gv v（0） 兩相界面表面能為兩相界面表面能為G Gs s（0）體系總自由能的變化為體系總自由能的變化為G G G Gv v G Gs s設(shè)晶核為球形，半徑為設(shè)晶核為球形，半徑為r,r,則上式可表示為則上式可表示為G G(4/3)(4/3)r r3 3G Gv v0 0+4+

5、4r r2 2G Gs s0 0G Gv v0 0為單位體積新相形成時自由能的下降為單位體積新相形成時自由能的下降G Gs s0 0為單位面積的新舊相界面自由能的增加為單位面積的新舊相界面自由能的增加過飽和溶液中過飽和溶液中rGcGcr0+-GGvGsG G(4/3)(4/3)r r3 3G Gv v0 0+4+4r r2 2G Gs s0 0粒徑為粒徑為r rc c的晶核為的晶核為臨界晶核臨界晶核G Gc c稱為成核能稱為成核能rc和和Gc與溶液的過與溶液的過飽和度有關(guān)，過飽和飽和度有關(guān)，過飽和度越高，兩者值越小，度越高，兩者值越小，成核幾率越大。成核幾率越大。成核作用分為：成核作用分為：1

6、 1、均勻成核：在體系內(nèi)任何部位成核率相等。、均勻成核：在體系內(nèi)任何部位成核率相等。2 2、不均勻成核：在體系的某些部位的成核率高、不均勻成核：在體系的某些部位的成核率高 于另一些部位。于另一些部位。由于體系中存在某種不均勻性，如由于體系中存在某種不均勻性，如溶液中懸浮地雜質(zhì)微粒，容器壁上溶液中懸浮地雜質(zhì)微粒，容器壁上凹凸不平，或人為地放入籽晶或成凹凸不平，或人為地放入籽晶或成核劑等。核劑等。11.2 11.2 形成晶體的方式形成晶體的方式 晶體是在物相轉(zhuǎn)變的情況下形成的。物相晶體是在物相轉(zhuǎn)變的情況下形成的。物相有三種，即氣相、液相和固相。只有晶體才是有三種，即氣相、液相和固相。只有晶體才是真

7、正的固體。由氣相、液相轉(zhuǎn)變成固相時形成真正的固體。由氣相、液相轉(zhuǎn)變成固相時形成固體，固相之間也可以直接產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。固體，固相之間也可以直接產(chǎn)生轉(zhuǎn)變。1 1 氣體凝華結(jié)晶：氣體凝華結(jié)晶：氣態(tài)物質(zhì)不經(jīng)過液態(tài)階段直接轉(zhuǎn)變氣態(tài)物質(zhì)不經(jīng)過液態(tài)階段直接轉(zhuǎn)變成固體。成固體。2 2 熔融體過冷卻結(jié)晶：熔融體過冷卻結(jié)晶：當(dāng)溫度低于熔點時，晶體開始當(dāng)溫度低于熔點時，晶體開始析出，也就是說，只有當(dāng)熔體過冷卻時晶體發(fā)生。析出，也就是說，只有當(dāng)熔體過冷卻時晶體發(fā)生。如如: :雪花就是由于水蒸氣冷卻直接結(jié)晶而成的晶體。雪花就是由于水蒸氣冷卻直接結(jié)晶而成的晶體。如如: 水低于冰點時結(jié)晶成冰；鐵水冷凝成鐵的晶體水低于冰點時結(jié)晶

8、成冰；鐵水冷凝成鐵的晶體。3 3 溶液過飽和結(jié)晶：溶液過飽和結(jié)晶：當(dāng)溶液達到過飽和時，才能析當(dāng)溶液達到過飽和時，才能析出晶體。出晶體。如：食鹽的過飽和溶液中會析出食鹽晶體。如：食鹽的過飽和溶液中會析出食鹽晶體。4 4 非晶質(zhì)晶化：非晶質(zhì)晶化：由非晶質(zhì)體轉(zhuǎn)化為晶體由非晶質(zhì)體轉(zhuǎn)化為晶體如：火山玻璃經(jīng)長期的晶化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槭ⅰ⑷纾夯鹕讲ＡЫ?jīng)長期的晶化作用而轉(zhuǎn)變?yōu)槭ⅰ㈤L石的微晶。長石的微晶。 (1)(1)同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變：同質(zhì)多象轉(zhuǎn)變： 在一定熱力學(xué)條件下，由一種在一定熱力學(xué)條件下，由一種結(jié)晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)晶相。它們在轉(zhuǎn)變前后的結(jié)晶相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)晶相。它們在轉(zhuǎn)變前后的成分相同，但晶體結(jié)構(gòu)不同。成分

9、相同，但晶體結(jié)構(gòu)不同。5 5 固態(tài)下結(jié)晶相轉(zhuǎn)變固態(tài)下結(jié)晶相轉(zhuǎn)變（2 2）離溶：）離溶：在一定熱力學(xué)條件下，由一種結(jié)晶相在一定熱力學(xué)條件下，由一種結(jié)晶相分離成兩種結(jié)晶相的作用。分離成兩種結(jié)晶相的作用。如：在高壓和適當(dāng)溫度條件下，石墨可轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸Ｈ纾涸诟邏汉瓦m當(dāng)溫度條件下，石墨可轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸Ｈ纾洪W鋅礦（如：閃鋅礦（ZnSZnS）和黃銅礦（）和黃銅礦（CuFeSCuFeS2 2）在高溫時為）在高溫時為均一相固溶體，低溫時分離成兩種獨立晶體。均一相固溶體，低溫時分離成兩種獨立晶體。11.3 晶體的生長晶體的生長n晶核形成后，將進一步成長。晶核形成后，將進一步成長。n下面介紹關(guān)于晶體生長的幾種理論

10、。下面介紹關(guān)于晶體生長的幾種理論。 1層生長理論層生長理論（科塞爾理論模型）（科塞爾理論模型） 它是論述在晶核的光滑表而上生長一層它是論述在晶核的光滑表而上生長一層原子面時，質(zhì)點在界面上進入晶格原子面時，質(zhì)點在界面上進入晶格“座位座位”的最佳位置是具有三面凹角的位置。的最佳位置是具有三面凹角的位置。晶體理想生長過程中質(zhì)點堆積順序的圖解晶體理想生長過程中質(zhì)點堆積順序的圖解11三面凹角三面凹角2 2二面凹角二面凹角3 3一般位置一般位置假設(shè)晶核為由同一種原子組成的立方格子，其相假設(shè)晶核為由同一種原子組成的立方格子，其相鄰質(zhì)點的間距為鄰質(zhì)點的間距為a a0 0 晶體在理想情況下生長時，先長一條行晶體

11、在理想情況下生長時，先長一條行列，再長相鄰的行列；在長滿一層原子面后，列，再長相鄰的行列；在長滿一層原子面后，再長相鄰的一層，逐層向外平行推移。再長相鄰的一層，逐層向外平行推移。 （1 1）晶體常生長成為面平、棱直的多面體形態(tài)。）晶體常生長成為面平、棱直的多面體形態(tài)。（2 2）在晶體生長的過程中，環(huán)境可能有所變化，）在晶體生長的過程中，環(huán)境可能有所變化，不同時刻生成的晶體在物性不同時刻生成的晶體在物性( (如顏色如顏色) )和成分等方和成分等方面可能有細(xì)微的變化，因而在晶體的斷面上常常面可能有細(xì)微的變化，因而在晶體的斷面上常常可以看到帶狀構(gòu)造。可以看到帶狀構(gòu)造。石英的帶狀構(gòu)造石英的帶狀構(gòu)造 此

12、結(jié)論可解釋如下一些生長現(xiàn)象此結(jié)論可解釋如下一些生長現(xiàn)象2 螺旋生長理論螺旋生長理論 根據(jù)實際晶體結(jié)構(gòu)的螺旋位錯現(xiàn)象，提出根據(jù)實際晶體結(jié)構(gòu)的螺旋位錯現(xiàn)象，提出了晶體的螺旋生長理論了晶體的螺旋生長理論。即在晶體生長界面上即在晶體生長界面上螺旋位錯露頭點所出現(xiàn)的凹角及其延伸所形成螺旋位錯露頭點所出現(xiàn)的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作為晶體生長的臺階源，促進光的二面凹角可作為晶體生長的臺階源，促進光滑界面上的生長。滑界面上的生長。 位錯的出現(xiàn)，在晶體的界面上提供了一位錯的出現(xiàn)，在晶體的界面上提供了一個永不消失的臺階源（凹角）。個永不消失的臺階源（凹角）。晶體螺旋生長示意圖晶體螺旋生長示意圖 質(zhì)點先落在

13、凹角處。隨著晶體的生長，凹角不會隨質(zhì)點先落在凹角處。隨著晶體的生長，凹角不會隨質(zhì)點的堆積而消失，僅僅是凹角隨質(zhì)點的堆積而不斷地質(zhì)點的堆積而消失，僅僅是凹角隨質(zhì)點的堆積而不斷地螺旋上升，導(dǎo)致整個晶面逐層向外推移。螺旋上升，導(dǎo)致整個晶面逐層向外推移。螺旋生長過程模擬螺旋生長過程模擬SiCSiC晶體表面的生長螺旋紋晶體表面的生長螺旋紋 印度結(jié)晶學(xué)家弗爾麻印度結(jié)晶學(xué)家弗爾麻(verma(verma，1951)1951)對對SiCSiC晶晶體表面上的生長螺旋紋體表面上的生長螺旋紋及其他大量螺旋紋的觀及其他大量螺旋紋的觀察，證實了這個理論在察，證實了這個理論在晶體生長過程中的重要晶體生長過程中的重要作用。

14、作用。3 3布拉維法則布拉維法則 早在早在18551855年，法國結(jié)晶學(xué)家布拉維從晶體年，法國結(jié)晶學(xué)家布拉維從晶體具有空間格子構(gòu)造的幾何概念出發(fā)，論述了實具有空間格子構(gòu)造的幾何概念出發(fā)，論述了實際晶面與空間格子構(gòu)造中面網(wǎng)之間的關(guān)系。際晶面與空間格子構(gòu)造中面網(wǎng)之間的關(guān)系。布拉維法則：實際晶體的晶面常常平行于布拉維法則：實際晶體的晶面常常平行于面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)；面網(wǎng)密度越大，相應(yīng)面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)；面網(wǎng)密度越大，相應(yīng)晶面的重要性越大。晶面的重要性越大。bABCDaab面網(wǎng)密度面網(wǎng)密度ABCDBC布拉維法則圖解布拉維法則圖解123布拉維法則圖示布拉維法則圖示結(jié)論：結(jié)論： 在一個晶體上，各晶面間的相對生

15、在一個晶體上，各晶面間的相對生長速度與它們本身面網(wǎng)密度的大小成反長速度與它們本身面網(wǎng)密度的大小成反比，即面網(wǎng)密度越大的晶面，其生長速比，即面網(wǎng)密度越大的晶面，其生長速度越慢；反之越快。度越慢；反之越快。 晶體上的實際晶面往往平行于面網(wǎng)晶體上的實際晶面往往平行于面網(wǎng)密度大的面網(wǎng)密度大的面網(wǎng) ! 4居里居里烏爾夫原理烏爾夫原理n 1885年年居里居里(PCurie)指出，在平衡條件下，發(fā)指出，在平衡條件下，發(fā)生液相與固相之間的轉(zhuǎn)變時，晶體調(diào)整其形態(tài)使總的生液相與固相之間的轉(zhuǎn)變時，晶體調(diào)整其形態(tài)使總的表面能為最小亦即晶體生長的平衡形態(tài)應(yīng)具有最小表面能為最小亦即晶體生長的平衡形態(tài)應(yīng)具有最小表面能。此原

16、理可用下式表示：表面能。此原理可用下式表示： 當(dāng)溫度當(dāng)溫度T、晶體體積、晶體體積V不變時不變時 : 居里烏爾夫原理：居里烏爾夫原理：對于平衡形態(tài)而言，從對于平衡形態(tài)而言，從晶體中心到各晶面的距離與晶面本身的比表晶體中心到各晶面的距離與晶面本身的比表面能成正比面能成正比 ( (即各晶面的生長速度與各晶面即各晶面的生長速度與各晶面的比表面能成正比）。的比表面能成正比）。 1901 1901年年烏爾夫烏爾夫進一步擴展了居里原理。進一步擴展了居里原理。 4 4周期鍵鏈周期鍵鏈(PBC)(PBC)理論理論 從晶體結(jié)構(gòu)的幾何特點和質(zhì)點能量兩方從晶體結(jié)構(gòu)的幾何特點和質(zhì)點能量兩方面來探討晶面的生長發(fā)育。面來探

17、討晶面的生長發(fā)育。 此理論認(rèn)為在晶體結(jié)構(gòu)中存在若一系列此理論認(rèn)為在晶體結(jié)構(gòu)中存在若一系列周期性重復(fù)的強鍵鏈，其重復(fù)特征與晶體中周期性重復(fù)的強鍵鏈，其重復(fù)特征與晶體中質(zhì)點的周期性重復(fù)相一致，這樣的強鍵鏈稱質(zhì)點的周期性重復(fù)相一致，這樣的強鍵鏈稱為周期鍵鏈。晶體平行鍵鏈生長，鍵力最強為周期鍵鏈。晶體平行鍵鏈生長，鍵力最強的方向生長最快。的方向生長最快。FFFSSSKF F面：形成一個強鍵，面：形成一個強鍵，放出較少鍵能，生長放出較少鍵能，生長速度慢速度慢S S面：形成兩個強鍵，面：形成兩個強鍵，放出鍵能高于放出鍵能高于F F面，生面，生長速度比長速度比F F面快面快K K面：形成三個強鍵，面：形成三

18、個強鍵，放出鍵能最多，生放出鍵能最多，生長速度最快長速度最快11.4 11.4 影響晶體生長的外部因素影響晶體生長的外部因素 （1 1）渦流）渦流 （2 2）溫度）溫度 （3 3）雜質(zhì)）雜質(zhì) （4 4）粘度）粘度 （5 5）結(jié)晶速度）結(jié)晶速度 (1) (1) 渦流渦流 理論上晶體生長的環(huán)境（溫度、溶液的過飽和理論上晶體生長的環(huán)境（溫度、溶液的過飽和度）各個方向均勻一致，凡性質(zhì)相同的面生長速度度）各個方向均勻一致，凡性質(zhì)相同的面生長速度相同。相同。 實際上，晶體生長環(huán)境不均勻。實際上，晶體生長環(huán)境不均勻。 渦流的存在使溶液物質(zhì)供給不均勻，有方向性渦流的存在使溶液物質(zhì)供給不均勻，有方向性 溫度的變

19、化直接導(dǎo)致了過飽和度或過冷卻溫度的變化直接導(dǎo)致了過飽和度或過冷卻度的變化，相應(yīng)的改變了晶面的比表面能及不度的變化，相應(yīng)的改變了晶面的比表面能及不同晶面的相對生長速度，影響晶體形態(tài)。同晶面的相對生長速度，影響晶體形態(tài)。 (2) (2) 溫度溫度 （3 3）雜質(zhì)）雜質(zhì) 溶液中雜質(zhì)常選擇性的吸附在某種晶面上。雜溶液中雜質(zhì)常選擇性的吸附在某種晶面上。雜質(zhì)的存在可以改變晶體上不同晶面的表面能，所以質(zhì)的存在可以改變晶體上不同晶面的表面能，所以其相對生長速度也隨之變化而影響晶體形態(tài)。其相對生長速度也隨之變化而影響晶體形態(tài)。（4 4）粘度）粘度 粘度的加大，將妨礙渦流的產(chǎn)生，溶質(zhì)的供給粘度的加大，將妨礙渦流的

20、產(chǎn)生，溶質(zhì)的供給只有以擴散的方式來進行，晶體在物質(zhì)供給十分困難只有以擴散的方式來進行，晶體在物質(zhì)供給十分困難的條件下生成。由于晶體的棱角部分比較容易接受溶的條件下生成。由于晶體的棱角部分比較容易接受溶質(zhì)，生長得較快，晶面的中心生長得慢，甚至完全不質(zhì)，生長得較快，晶面的中心生長得慢，甚至完全不長，從而形成骸晶。長，從而形成骸晶。石鹽的骸晶石鹽的骸晶 (5)(5)結(jié)晶速度結(jié)晶速度 結(jié)晶速度大，則結(jié)晶中心增多，晶體結(jié)晶速度大，則結(jié)晶中心增多，晶體長的細(xì)小，且往往長成針狀、樹枝狀。反之，結(jié)晶速長的細(xì)小，且往往長成針狀、樹枝狀。反之，結(jié)晶速度小，則晶體長得極大。結(jié)晶速度還影響晶體的純凈度小，則晶體長得極

21、大。結(jié)晶速度還影響晶體的純凈度。快速結(jié)晶的晶體往往不純，包裹了很多雜質(zhì)。度。快速結(jié)晶的晶體往往不純，包裹了很多雜質(zhì)。零維零維一維一維二維二維三維三維空位空位 間隙原子間隙原子 置換原子置換原子各類位錯各類位錯各類界面，表面及層錯等各類界面，表面及層錯等第二相粒子、空位團等第二相粒子、空位團等 實際晶體中常存在各種偏離理想結(jié)構(gòu)的區(qū)域，即晶體缺陷。實際晶體中常存在各種偏離理想結(jié)構(gòu)的區(qū)域，即晶體缺陷。晶體缺陷對晶體的性質(zhì)起著重要作用。晶體缺陷對晶體的性質(zhì)起著重要作用。 存在于點陣式晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷，按幾何特征可分為：存在于點陣式晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷，按幾何特征可分為：點缺陷點缺陷線缺陷線缺陷面缺陷面缺陷

22、體缺陷體缺陷1 點缺陷2 線缺陷3 面缺陷FrenkelShockleyCa+2取代取代Na+Ca+2Na+Cl -NaCl晶體晶體（1）Frenkel型型 復(fù)合型復(fù)合型空位空位 間隙間隙（2）Shockley型型復(fù)合型復(fù)合型Na空位空位 Cl空位空位一對空位一對空位2 線缺陷 位錯一、位錯理論的提出一、位錯理論的提出 晶體在切應(yīng)力作用晶體在切應(yīng)力作用下，原子沿滑移面同步下，原子沿滑移面同步剛性地平移，滑移面上剛性地平移，滑移面上下兩部分晶體相對錯動。下兩部分晶體相對錯動。滑滑移移面面 1. 1. 刃型位錯刃型位錯 ABCD 滑移面滑移面 多余半原子面多余半原子面 滑移區(qū)滑移區(qū) 未滑移區(qū)未滑移

23、區(qū) 滑移面滑移面滑移矢量滑移矢量bEFDABCn 晶體中由已滑移區(qū)與未晶體中由已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，原子嚴(yán)重滑移區(qū)的交界處，原子嚴(yán)重錯排而造成的晶體缺陷稱為錯排而造成的晶體缺陷稱為位錯。位錯。nE-F線稱為位錯線。由于它線稱為位錯線。由于它 像刀刃，所以稱為刃型位錯。像刀刃，所以稱為刃型位錯。n正、負(fù)刃位錯分別用正、負(fù)刃位錯分別用“”、“ ”表示。表示。EF核心區(qū)域核心區(qū)域特點: 位錯線與滑移矢量構(gòu)成的面稱為滑移面。位錯線與滑移矢量構(gòu)成的面稱為滑移面。 刃型位錯周圍的晶體產(chǎn)生畸變，刃型位錯周圍的晶體產(chǎn)生畸變， 使位錯線周圍產(chǎn)生彈性應(yīng)變，造成應(yīng)力場。使位錯線周圍產(chǎn)生彈性應(yīng)變，造成應(yīng)力場。

24、在位錯線周圍的畸變區(qū)在位錯線周圍的畸變區(qū), ,原子有較高的能量，原子有較高的能量， 該區(qū)只有幾個原子寬，所以該區(qū)稱線缺陷。該區(qū)只有幾個原子寬，所以該區(qū)稱線缺陷。2 2、螺位錯、螺位錯n單晶受切應(yīng)力單晶受切應(yīng)力作用，上下兩作用，上下兩部分晶體沿滑移面發(fā)生了部分部分晶體沿滑移面發(fā)生了部分滑移。滑移。n滑移區(qū)與未滑移區(qū)交線為滑移區(qū)與未滑移區(qū)交線為EF， EF 線周圍的原子失去了正常排線周圍的原子失去了正常排列。列。n它們圍繞著它們圍繞著EF 構(gòu)成了一個構(gòu)成了一個以以EF為軸為軸的螺旋面，這種晶體缺陷的螺旋面，這種晶體缺陷稱為螺位錯。稱為螺位錯。螺型位錯模型螺型位錯模型EFABCDbEFABCD上層原

25、子上層原子下層原子下層原子EF電子顯微鏡下的位錯透射電鏡下鈦合金中的位錯線透射電鏡下鈦合金中的位錯線(黑線黑線)高分辨率電鏡下的刃位錯高分辨率電鏡下的刃位錯（白點為原子）（白點為原子）柏氏矢量定量描述位錯的物理量定量描述位錯的物理量1、柏氏矢量的確定、柏氏矢量的確定 選定位錯線的正方向選定位錯線的正方向 。 含有位錯的晶體中，繞位錯線沿好區(qū)作右旋的含有位錯的晶體中，繞位錯線沿好區(qū)作右旋的 閉合回路。閉合回路。 在完整晶體中作同樣回路，它必然不能閉合。在完整晶體中作同樣回路，它必然不能閉合。 從終點連向起點得從終點連向起點得 。bAAb右旋閉合回路右旋閉合回路完整晶體中回路完整晶體中回路刃位錯柏

26、氏矢量的確定步驟：刃位錯柏氏矢量的確定步驟：由此確定的柏氏矢量與柏氏回路的大小及形狀無關(guān)，位由此確定的柏氏矢量與柏氏回路的大小及形狀無關(guān)，位錯運動或形狀發(fā)生變化時，其柏氏矢量不變。錯運動或形狀發(fā)生變化時，其柏氏矢量不變。螺位錯柏氏矢量的確定步驟：螺位錯柏氏矢量的確定步驟：右旋閉合回路右旋閉合回路b完整晶體中回路完整晶體中回路2、柏氏矢量的意義、柏氏矢量的意義n意義在于：意義在于： 反映位錯周圍點陣畸變的總積累反映位錯周圍點陣畸變的總積累 （包括強度和取向）。（包括強度和取向）。 位錯可定義為柏氏矢量不為零的晶體缺陷。位錯可定義為柏氏矢量不為零的晶體缺陷。n位錯線是晶體滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線，

27、滑移區(qū)上下位錯線是晶體滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線，滑移區(qū)上下 兩部分晶體相對滑移的大小和方向就是兩部分晶體相對滑移的大小和方向就是 。b3 面缺陷 界面一、界面類型一、界面類型1 1、一般分類、一般分類 金屬晶體中兩相鄰的部分的取向、結(jié)構(gòu)、或點陣常數(shù)金屬晶體中兩相鄰的部分的取向、結(jié)構(gòu)、或點陣常數(shù)不同，在它的接觸處將形成界面。不同，在它的接觸處將形成界面。 界面是一種二維缺陷，對材料的許多性能有重要影響。界面是一種二維缺陷，對材料的許多性能有重要影響。 晶界、亞晶界、孿晶界與相界晶界、亞晶界、孿晶界與相界 晶界晶界：多晶材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，：多晶材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同， 而取向不同的晶粒之間而取向不同的晶粒之間 的界面。的界面。純鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖純鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖n亞晶界：亞晶界： 孿晶界：孿晶界： 相相