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第二章晶体缺陷固体在热力学上最稳定的状态是处于0K温度时的完整晶体状态，此时，其内部能量最低。
晶体中的原子按理想的晶格点阵排列。
实际的真实晶体中，在高于0K的任何温度下，都或多或少的存在着对理想晶体结构的偏离，即存在着结构缺陷。
结构缺陷的存在及其运动规律，对固体的一系列性质和性能有着密切的关系，尤其是新型陶瓷性能的调节和应用功能的开发常常取决于对晶体缺陷类型和缺陷浓度的控制，因此掌握晶体缺陷的知识是掌握材料科学的基础。
晶体缺陷从形成的几何形态上可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。
其中点缺陷按形成原因又可分为热缺陷、组成缺陷（固溶体）和非化学计量化合物缺陷，点缺陷对材料的动力性质具有重要影响。
本章对点缺陷进行重点研究，对线缺陷的类型和基本运动规律进行简要的介绍，面缺陷的内容放在表面和界面一章中讲解。
第一节热缺陷一.热缺陷定义当晶体的温度高于绝对0K时，由于晶格内原子热振动，使一部分能量较大的原子离开平衡位置造成的缺陷。
由于质点热运动产生的缺陷称为热缺陷。
二.热缺陷产生的原因当温度高于绝对温度时，晶格中原子热振动，温度是原子平均动能的度量，部分原子的能量较高，大于周围质点的约束力时就可离开其平衡位置，形成缺陷。
三.热缺陷的基本类型1.肖特基缺陷如果表面正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置但并未离开晶体，仅迁移到晶体表面外新表面的一个位置上，在原表面格点上留下空位。
原子的迁移相当于空位的反向迁移，表面的空位移至晶体的内部。
显然，在产生肖特基缺陷晶体会增大体积。
为了维持晶体的电中性，正、负离子空位同时按化学式关系成比例产生。
2.弗伦克尔缺陷晶格热振动时，一些原子离开平衡位置后挤到晶格的间隙位置中形成间隙原子，而原来的结点形成空位。
此过程中，间隙原子与空位成对产生，晶体体积不发生变化。
四 .缺陷化学 1.缺陷表示方法在克劳格.明克符号系统中，用一个主要符号来表明缺陷的种类，用一个下标来表示缺陷的位置，缺陷的有效电荷在符号的上标表示，如“·”表示正电，“’”表示负电，“×”表示中性。
一、概述1、晶体缺陷：晶体中原子（离子、分子）排列的不规则性及不完整性。
种类：点缺陷、线缺陷、面缺陷。
1) 由上图可得随着缺陷数目的增加，金属的强度下降。
原因是缺陷破坏了警惕的完整性，降低了原子间结合力，从宏观上看，即随缺陷数目增加，强度下降。
2) 随着缺陷数目的增加，金属的强度增加。
原因是晶体缺陷相互作用（点缺陷钉扎位错、位错交割缠结等），使位错运动的阻力增加，强度增加。
3) 由此可见，强化金属的方向有两个：一是制备无缺陷的理想晶体，其强度最高，但实际上很难；另一种是制备缺陷数目多的晶体，例如：纳米晶体，非晶态晶体等。
二、点缺陷3、点缺陷：缺陷尺寸在三维方向上都很小且与原子尺寸相当的缺陷（或者在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构正常排列的一种缺陷），称为点缺陷或零维缺陷。
分类：空位、间隙原子、杂质原子、溶质原子。
4、肖特基空位：原子迁移到晶体表面或内表面正常结点位置使晶体内形成的空位。
5、弗仑克尔空位：原子离开平衡位置挤入点阵间隙形成数目相等的空位和间隙原子，该空位叫做弗仑克尔空位。
6、空位形成能EV：在晶体中取出一个原子放在晶体表面上（不改变晶体表面积和表面能）所需的能量。
间隙原子形成能远大于空位形成能，所以间隙原子浓度远小于空位浓度。
7、点缺陷为热平衡缺陷，淬火、冷变形加工、高能粒子辐照可得到过饱和点缺陷。
8、复合：间隙原子和空位相遇，间隙原子占据空位导致两者同时消失，此过程成为复合。
9、点缺陷对性能的影响：点缺陷使得金属的电阻增加，体积膨胀，密度减小；使离子晶体的导电性改善。
过饱和点缺陷，如淬火空位、辐照缺陷，还可以提高金属的屈服强度。
三、线缺陷10、线缺陷：线缺陷在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称为一维缺陷。
主要为各类位错。
11、位错：位错是晶体原子排列的一种特殊组态；位错是晶体的一部分沿一定晶面与晶向发生某种有规律的错排现象；位错是已滑移区和未滑移区的分界线；位错是伯氏矢量不为零的晶体缺陷。
知识点059. 面缺陷及分类定义：
分类：
晶界及分类：定义：
分类：
1.按晶粒间位向差分类
晶界
小角度晶界
大角度晶界倾斜晶界（晶间）
扭转晶界（晶间）
对称倾斜晶界
不对称倾斜晶界亚晶界（晶内）
小角度晶界
对称倾斜晶界
形成：倾斜晶界为（100）面（晶界）。
投影面为（001）面。
两侧晶体的位向差为θ，相当于相邻晶粒绕[001]轴反向各自旋转θ/2而成。
转轴是[001]。
对称倾斜晶界
几何特征：相邻两晶粒相对于晶界作旋转，转轴在晶界内并与位错线平行。
结构特点：由一系列平行等距离排列的同号刃位错所构成。
不对称倾斜晶界
形成：界面是绕[001]轴旋转角度φ的任意面，相邻两晶粒的取向差仍是很小的θ角，但界面两侧晶粒是不对称的。
投影面为（001）面。
两侧晶体的位向差为θ，相当于相邻晶粒绕[001]轴反向
各自旋转θ/2而成。
转轴是[001]。
不对称倾斜晶界
几何特征：界面与左
侧晶粒 [100] 轴向夹角为φ-θ/2，与右侧晶粒的[100]成φ+θ/2夹角。
结构特点：由两组相互垂直的刃位错组成
扭转晶界
扭转晶界
几何特征：相邻两晶界关于001轴旋转，转轴不在晶界内，且与位错线相互垂直。
结构特点：由两组相互垂直的螺位错组成
*亚晶粒与亚晶界：
亚晶界也可以用位错模型描述。
亚晶界两侧的亚晶粒取向差或位向差小于2度。
亚晶粒大小一般不超过0.001mm。
大角度晶界
2.按晶界两边原子排列的连贯性分
2.按晶界两边原子排列的连贯性分
3.按堆积方式描述的晶界为堆垛层错，包括反映孪晶
以面心立方结构为例,当正常层序中抽走一原
子层, 相应位置出现一个逆顺堆垛层
……ABC AC ABC……称抽出型(或内禀)层错
；如果正常层序中插入一原子层, 相应位置出
现两个逆顺序堆层……ABCA C BCAB……称
插入型(或外禀)层错。
堆垛层错导致的孪晶面
堆垛层错导致的孪晶面
晶界的特性：
晶界的特性：
晶界的特性：
晶界的特性：
随堂练习：
答：
随堂练习：
答：
随堂练习：。
