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标题: 【知识精讲】23广工835材料科学基础考研知识 [打印本页]

作者: 广工引路人 时间: 2022-4-9 10:19
标题: 【知识精讲】23广工835材料科学基础考研知识

01.晶体缺陷

晶体缺陷:实际晶体中与理想点阵结构发生偏差的区域。

(晶体缺陷可分为以下三类。)

点缺陷:在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。零维缺陷如空位、间隙原子、异类原子等。

线缺陷:在两个方向上尺寸很小,而另一个方向上尺寸较大的缺陷。一维缺陷主要就是位错。

面缺陷:在一个方向上尺寸很小,在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。二维缺陷如晶界、相界、孪晶界和堆垛层错面等。

1 点缺陷的类型

（1）空位:

肖脱基空位、弗兰克尔空位

（2）间隙原子:位于晶体点阵间隙的原子。

（3）置换原子:位于晶体点阵位置的异类原子。

2 点缺陷的产生及其运动

（1）点缺陷的产生

平衡点缺陷:热振动中的能力起伏。

过饱与点缺陷:外来作用,如高温淬火、辐照、冷加工等。

（2）点缺陷的运动

(迁移、复合－浓度降低;聚集－浓度升高－塌陷)

3 点缺陷与材料行为

(1)结构变化:晶格畸变(如空位引起晶格收缩,间隙原子引起晶格膨胀,置换原子可引起收缩或膨胀)。

(2)性能变化:物理性能(如电阻率增大,密度减小)。

力学性能(屈服强度提高)

线缺陷(位错)

位错:晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。

意义

对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂等起着决定性的作用,对材料的扩散、相变过程有较大影响。)

位错的提出:1926 年,弗兰克尔发现理论晶体模型刚性切变强度与与实测临界切应力的巨大差异(2～4 个数量级)。

1 位错的基本类型

刃型位错、螺型位错

2 位错的性质

（1形状: 不一定就是直线, 位错及其畸变区就是一条管道。

（2）就是已滑移区与未滑移区的边界。

（3）不能中断于晶体内部。可在表面露头, 或终止于晶界与相界, 或与其它位错相交,或自行封闭成环。

3 柏氏矢量

（1）确定方法 (避开严重畸变区)

a 在位错周围沿着点阵结点形成封闭回路。

b 在理想晶体中按同样顺序作同样大小的回路。

c 在理想晶体中从终点到起点的矢量即为――。

（2）柏氏矢量的物理意义

a 代表位错, 并表示其特征(强度、畸变量) 。

b 表示晶体滑移的方向与大小。

c 柏氏矢量的守恒性(唯一性) : 一条位错线具有唯一的柏氏矢量。

d 判断位错的类型。

4 位错的运动

（1）位错的易动性。

（2）位错运动的方式

（3）位错与溶质原子的相互作用

间隙原子聚集于位错中心,使体系处于低能态。

柯氏气团:溶质原子在位错线附近偏聚的现象。

（4）位错与空位的交互作用

导致位错攀移。

8 位错的增殖、塞积与交割

位错交割后结果:按照对方位错柏氏矢量(变化方向与大小)。

割阶:位错交割后的台阶不位于它原来的滑移面上。

扭折: ――――――――位于―――――――――。

对性能影响:增加位错长度, 产生固定割阶。

9 位错反应

（1）位错反应:位错的分解与合并。

（2）反应条件

几何条件: ∑b前 =∑b 后 ; 反应前后位错的柏氏矢量之与相等。

能量条件: ∑b2前 >∑b2后 ; 反应后位错的总能量小于反应前位错的总能量。

10 实际晶体中的位错

(1)全位错:通常把柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错或单位位错。

(2)不全位错:柏氏矢量小于点阵矢量的位错。

（3）肖克莱与弗兰克不全位错。

肖克莱不全位错的形成:原子运动导致局部错排,错排区与完整晶格区的边界线即为肖克莱不全位错。(结合位错反应理解。可为刃型、螺型或混合型位错。)

弗兰克不全位错的形成:在完整晶体中局部抽出或插入一层原子所形成。(只能攀移,不能滑移。)

（4）堆垛层错与扩展位错

堆垛层错:晶体中原子堆垛次序中出现的层状错排。

扩展位错:一对不全位错及中间夹的层错称之

面缺陷

面缺陷主要包括晶界、相界与表面,它们对材料的力学与物理化学性能具有重要影响。

1 晶界

（1）晶界:两个空间位向不同的相邻晶粒之间的界面。

（2）分类

大角度晶界:晶粒位向差大于 10 度的晶界。其结构为几个原子范围内的原子的混乱排列,可视为一个过渡区。

小角度晶界:晶粒位向差小于 10 度的晶界。其结构为位错列,又分为对称倾侧晶界与扭转晶界。

亚晶界:位向差小于 1 度的亚晶粒之间的边界。为位错结构。

孪晶界:两块相邻孪晶的共晶面。分为共格孪晶界与非共格孪晶界。

2 相界

（1）相界:相邻两个相之间的界面。

（2）分类:共格、半共格与非共格相界。

3 表面

（1）表面吸附:外来原子或气体分子在表面上富集的现象。

（2）分类

物理吸附:由分子键力引起,无选择性,吸附热小,结合力小。

化学吸附:由化学键力引起,有选择性,吸附热大,结合力大。

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