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1、材料结构与性能原理,主讲教师,阎殿然,同学们好！,第一章 晶体中的点缺陷,绪 论 以简单立方晶体进行剪切强度的理论计算和实际测量发现：理想晶体的强度比实际晶体高24个数量级 比较一些金属材料的理论屈服强度与实际屈服强度发现：相差23个数量级 这说明：1）材料的结构决定性能 2）实际晶体的结构不同于理想晶体 实际晶体的结构为：理想晶体+晶体缺陷 理想晶体：7大晶系，14种空间点阵的晶体 晶体缺陷：点、线、面缺陷,1.1 点缺陷的类型空位和间隙原子 一.原子晶体 （一）空位（vacancy)： 1.类型 ：肖脱基空位：空位在晶体中单独存在。 弗兰克尔空位：空位与间隙原子共存。,第一章 点缺陷,晶体
2、缺陷：点缺陷（零维缺陷）：空位与间隙原子 线缺陷（一维缺陷）：位错 面缺陷（二维缺陷）：晶界、相界,金属中空位的存在形式：单空位和空位群,（二）间隙原子（interstitial),2.间隙位置(interstitial set),1.2 点缺陷的平衡浓度,-配置熵(组态熵),-单个空位形成熵,在热力学稳定条件下：,则：,则：,（二）间隙原子的迁移 三种机构: 直接换位由A位置到B位置 (a)图 间接运动ABC ，A间隙到C (b)图 对分间隙原子运动(两原子均处于半间隙位置) 如(c)图。,A,C,B,三.缺陷的迁移率 在小的外应力作用下，缺陷的平均位移速度为：,(运动方向与F相反),Dd缺陷的扩散系数 F 作用在缺陷上的力,而,从而得出缺陷流的Fick定律：,1.5 空位对晶体的作用,（热平衡空位点缺陷）,一.点缺陷对晶体结构的影响,破坏点阵的周期排列； 引起点阵的畸变； 在熔点附近形成松弛群(类似局部熔化的非晶区)； 使晶体增加半个原子的体积膨胀。,二.热平衡点缺陷对晶体物理性能的影响 空位将使晶体电阻增加(空位使晶体内电子浓度发生 散射)。,