晶體中的點缺陷

2021-03-01 北工大材料科學基礎

點缺陷:指在三維方向上的尺寸都很小,約一個或原子間距的缺陷。如空位、間隙原子、置換原子等。

點缺陷的形成:

(1)空位

構成晶體的所有原子總是以其平衡位置為中心進行熱振動。空位是指由於能量起伏,總有一些原子的能量大到足以克服周圍原子對它的束縛,就有可能遷移到別處,在原來的平衡位置上出現的空結點。

根據離位原子的去向,可分為肖脫基空位和弗蘭克空位。

①如果離位原子遷移到外表面或內界面(如晶界等)處,這種空位稱為肖脫基空位

②如果離位原子遷移到晶體點陣的間隙中,則稱為弗蘭克爾空位。形成弗蘭克爾空位的同時將形成等量的間隙原子。

(2)間隙原子

間隙原子是指由於晶體本身固有的同類原子,稱為自間隙原子,或外來的異類間隙原子遷移到晶體內部間隙位置而形成的點缺陷。

點缺陷的平衡濃度:

點缺陷是熱力學穩定的缺陷,指在一定溫度下,晶體中存在一定平衡數量的點缺陷(空位、間隙原子等)。

空位的平衡濃度是指在一定溫度下,晶體處於平衡狀態時空位數和構成晶體的原子總數之比。

點缺陷的運動與作用:

①點缺陷的運動

點缺陷的運動實際上是原子遷移的結果,而這種點缺陷的運動所造成的原子遷移正是擴散現象的基礎。

②點缺陷的作用

點缺陷的作用有能使金屬的電阻增加,體積膨脹,密度減小。。同時能加速與擴散有關的相變、化學熱處理及高溫下的塑性變形和斷裂等。

過飽和點缺陷:

過飽和點缺陷是指某些特殊情況下,晶體具有超過平衡濃度的點缺陷。過飽和點缺陷是非平衡點缺陷,是不穩定的,在加熱過程中它們將通過運動而消失,最後又趨於平衡濃度。

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