什么是晶體缺陷 晶體缺陷的類(lèi)型

晶體缺陷就是實(shí)際晶體中偏離理想結(jié)構(gòu)的不完整區(qū)域。

根據(jù)晶體中結(jié)構(gòu)不完整區(qū)域的形狀及大小, 晶體缺陷常分為如下三類(lèi):

01

點(diǎn)缺陷

①脫位原子一般進(jìn)入其他空位或者逐漸遷移至晶界或表面，這樣的空位通常稱(chēng)為肖脫基空位或肖脫基缺陷。

②晶體中的原子有可能擠入結(jié)點(diǎn)的間隙，則形成另一種類(lèi)型的點(diǎn)

缺陷---間隙原子，同時(shí)原來(lái)的結(jié)點(diǎn)位置也空缺了，產(chǎn)生另一個(gè)空位，通常把這一對(duì)點(diǎn)缺陷（空位和間隙原子）稱(chēng)為弗蘭克爾缺陷。

③置換原子缺陷等類(lèi)型

點(diǎn)缺陷類(lèi)型動(dòng)圖：

離子晶體的點(diǎn)缺陷

④離子晶體中點(diǎn)缺陷要求保持局部電中性，常見(jiàn)的兩種點(diǎn)缺陷：

肖脫基缺陷：等量的正離子空位和負(fù)離子空位。

弗蘭克爾缺陷：等量的間隙原子、空位。

離子晶體中的點(diǎn)缺陷動(dòng)圖：

⑤點(diǎn)缺陷源于原子的熱振動(dòng)，故其平衡濃度隨著溫度升高指數(shù)增加。

點(diǎn)缺陷數(shù)量明顯超過(guò)平衡值時(shí)叫過(guò)飽和點(diǎn)缺陷，產(chǎn)生原因?yàn)榇慊?、輻照、冷塑性變形?/p>

溫度導(dǎo)致點(diǎn)缺陷變化動(dòng)圖：

位錯(cuò)攀移引起點(diǎn)缺陷的變化動(dòng)圖：

02

刃位錯(cuò)的形成

①刃型位錯(cuò)一晶體中半原子面邊緣周?chē)脑游恢缅e(cuò)排區(qū)。

刃位錯(cuò)的形成動(dòng)圖：

②螺型位錯(cuò)——晶體中螺旋原子面軸線周?chē)脑游恢缅e(cuò)排區(qū)。

螺位錯(cuò)的形成動(dòng)圖：

③混合位錯(cuò)——原子位置錯(cuò)拝區(qū)中既有半原子面也有螺旋原子面的位錯(cuò)。

混合位錯(cuò)動(dòng)圖：

④位錯(cuò)的滑移

刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)圖：

螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)圖：

⑤位錯(cuò)的攀移

攀移運(yùn)動(dòng)動(dòng)圖：

? ? 攀移的原子模型：

⑥伯氏矢量的確定

先在有位錯(cuò)的晶體中用一閉合回路包圍位錯(cuò)線，回路應(yīng)遠(yuǎn)離位錯(cuò)中心晶格嚴(yán)重畸變區(qū)。再在理想晶體中作一相同回路，但該回路的終點(diǎn)與起點(diǎn)并不重合。從終點(diǎn)向起點(diǎn)作一矢量使兩點(diǎn)相連，該矢量定義為該位錯(cuò)的柏氏矢量。

伯氏矢量的確定動(dòng)圖：

03

面缺陷

有晶界、孿晶界、相界、表面等分類(lèi)。

孿晶界動(dòng)圖：

扭轉(zhuǎn)晶界的形成動(dòng)圖：

晶體缺陷的類(lèi)型：

晶體結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)排列的某種不規(guī)則性或不完善性。又稱(chēng)晶格缺陷。表現(xiàn)為晶體結(jié)構(gòu)中局部范圍內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的排布偏離周期性重復(fù)的空間格子規(guī)律而出現(xiàn)錯(cuò)亂的現(xiàn)象。根據(jù)錯(cuò)亂排列的展布范圍,分為下列3種主要類(lèi)型。

①點(diǎn)缺陷，只涉及到大約一個(gè)原子大小范圍的晶格缺陷。它包括:晶格位置上缺失正常應(yīng)有的質(zhì)點(diǎn)而造成的空位;由于額外的質(zhì)點(diǎn)充填晶格空隙而產(chǎn)生的填隙；由雜質(zhì)成分的質(zhì)點(diǎn)替代了晶格中固有成分質(zhì)點(diǎn)的位置而引起的替位等（圖1）。在類(lèi)質(zhì)同象混晶中替位是一種普遍存在的晶格缺陷。

②線缺陷—位錯(cuò) 位錯(cuò)的概念1934年由泰勒提出到1950年才被實(shí)驗(yàn)所實(shí)具有位錯(cuò)的晶體結(jié)構(gòu)，可看成是局部晶格沿一定的原子面發(fā)生晶格的滑移的產(chǎn)物?；撇回灤┱麄€(gè)晶格，晶體缺陷到晶格內(nèi)部即終止，在已滑移部分和未滑移部分晶格的分界處造成質(zhì)點(diǎn)的錯(cuò)亂排列，即位錯(cuò)。這個(gè)分界外，即已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的交線，稱(chēng)為位錯(cuò)線。位錯(cuò)有兩種基本類(lèi)型：位錯(cuò)線與滑移方向垂直，稱(chēng)刃位錯(cuò)，也稱(chēng)棱位錯(cuò)；位錯(cuò)線與滑移方向平行，則稱(chēng)螺旋位錯(cuò)。刃位錯(cuò)恰似在滑移面一側(cè)的晶格中額外多了半個(gè)插入的原子面，后者在位錯(cuò)線處終止（圖2）。螺旋位錯(cuò)在相對(duì)滑移的兩部分晶格間產(chǎn)生一個(gè)臺(tái)階，但此臺(tái)階到位錯(cuò)線處即告終止，整個(gè)面網(wǎng)并未完全錯(cuò)斷，致使原來(lái)相互平行的一組面網(wǎng)連成了恰似由單個(gè)面網(wǎng)所構(gòu)成的螺旋面。

③面缺陷，是沿著晶格內(nèi)或晶粒間的某個(gè)面兩側(cè)大約幾個(gè)原子間距范圍內(nèi)出現(xiàn)的晶格缺陷。主要包括堆垛層錯(cuò)以及晶體內(nèi)和晶體間的各種界面，如小角晶界、疇界壁、雙晶界面及晶粒間界等。其中的堆垛層錯(cuò)是指沿晶格內(nèi)某一平面，質(zhì)點(diǎn)發(fā)生錯(cuò)誤堆垛的現(xiàn)象。如一系列平行的原子面,原來(lái)按ABCABCABC……的順序成周期性重復(fù)地逐層堆垛，如果在某一層上違反了原來(lái)的順序，如表現(xiàn)為ABCABCAB│ABCABC……,則在劃線處就出現(xiàn)一個(gè)堆垛層錯(cuò)，該處的平面稱(chēng)為層錯(cuò)面。堆垛層錯(cuò)也可看成晶格沿層錯(cuò)面發(fā)生了相對(duì)滑移的結(jié)果。小角晶界是晶粒內(nèi)兩部分晶格間不嚴(yán)格平行，以微小角度的偏差相互拼接而形成的界面。它可以看成是由一系列位錯(cuò)平行排列而導(dǎo)致的結(jié)果。在具有所謂鑲嵌構(gòu)造（圖4）的晶格中，各鑲嵌塊之間的界面就是一些小角晶界。也有人把晶體中的包裹體等歸為晶體缺陷而再分出一類(lèi)體缺陷。

④體缺陷：體缺陷主要是沉淀相、晶粒內(nèi)的氣孔和第二相夾雜物等。

編輯：黃飛