三种主要的晶体缺陷

2019-07-0114:39:36三种主要的晶体缺陷已关闭评论

在金属晶体中,由于晶体形成条件、原子热运动及其他各种因素的影响,原子规则排列受到破坏,呈现出不完整,通常把这种区域称为晶体缺陷。根据晶体缺陷的几何特征,三种主要的晶体缺陷可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

1)点缺陷

最常见的点缺陷有晶格空位、置换原子和间隙原子,如图1.2.3所示。由于点缺陷的出现使周围的原子出现“撑开”或“靠拢”的现象,这种现象称为晶格畸变。晶格畸变的存在,使金属产生内应力。晶体性能发生变化,如强度、硬度和电阻增加,体积发生变化,它也是强化金属的手段之一。

三种主要的晶体缺陷

图1.2.3 点缺陷示意图

2)线缺陷

线缺陷主要是指位错。位错的形式很多,其中最常见的一种形式是刃型位错,如图1.2.4所示。刃型位错的表现形式是在晶体的某一晶面上,多出一排原子面,它好像一把刀刃插入晶体中,使该晶面上、下两部分晶体间产生错排现象,故称为刃型位错。在位错线附近一定范围内,晶格发生了畸变。

位错的存在对金属的力学性能有很大的影响,例如,当金属材料处于退火状态时,位错密度较小,强度最低;若金属材料经过冷变形加工后,位错密度增大,提高了金属的强度。

三种主要的晶体缺陷

图1.2.4 晶体中刃型位错示意图

三种主要的晶体缺陷

图1.2.5 晶界的过渡层结构示意图

3)面缺陷

面缺陷通常是指晶界。实际金属材料都是多晶体结构,在多晶体中两个相邻晶粒之间的晶格位向是不同的,所以晶界处的原子的排列是不规则的,它是从一种位向逐渐过渡到另一种位向的过渡层,如图1.2.5所示。由于晶界处的原子排列不规则,使晶格处于畸变的状态,因而在常温下晶界对金属的塑性变形起阻碍作用,即晶界处有较高的硬度和强度。当晶粒越细小时,晶界的面积越多,对金属塑性变形的阻碍越大,金属的强度和硬度也越高。此外,晶界处原子扩散速度较快,熔点低和容易被腐蚀等。

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