晶體結構缺陷（點缺陷）
發布者：深圳市泰立儀器儀表有限公司 發布時間：2021-03-23 21:21:00
晶體結構缺陷（點缺陷）
在實際應用的金屬材料中，原子的排列不可能像理想晶體那樣規則和完整，總是不可
避免地存在一些原子偏離規則排列的不完整性區域，金屬學中將這種原子組合的不規則性，統稱之為結構缺陷，或晶體缺陷。根據缺陷相對于晶體的尺寸，或其影響范圍的大小，可將它分為點缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。
點缺陷(point defect)
點缺陷的特征是三個方向的尺寸都很小，不超過幾個原子間距，晶體中的點缺陷主要指空位、間隙原子和置換原子，如圖1.10 所示。這里所說的間隙原子是指應占據正常陣點的原子跑到了點陣間隙中。
在任何溫度下，金屬晶體中的原子都是以其平衡位置為中心不間斷地進行著熱振動。原子的振幅大小與溫度有關，溫度越高，振幅越大。在一定的溫度下，每個原子的振動能量并不完全相同，在某一瞬間，某些原子的能量可能高些，其振幅就要大些；而另一些原子的能量可能低些，振幅就要小些。對一個原子來說，這一瞬間能量可能高些，另一瞬間能量反而可能低些，這種現象稱為能量起伏。根據統計規律，在某一溫度下的某一瞬間，總有一些原子具有足夠高的能量，以克服周圍原子對它的約束，脫離開原來的平衡位置遷移到別處，其結果，即在原位置上出現了空結點，這就是空位(vacancy)。顯然，這種脫位的原子越多，空位也就越多。脫位原子的去處大致有三：一是跑到晶體表面去，這樣所產生的空位稱肖脫基(Schottky)空位；二是跑到點陣間隙中，所產生的空位稱弗蘭克空位；三是跑到其他空位中，這當然不會增加新空位，但可使空位變換位置。
產生空位后，其鄰近原子由于失去了平衡，都會向著空位作一定程度的松弛，從而在其周圍出現一個波及到一定范圍的畸變區，或彈性應變區。所以每個空位周圍都會產生一個應力場，它與小的代位原子周圍出現的應力場相似，只是程度要大。同樣，間隙原子周圍也會出現一個與間隙式溶質原子或大的代位溶質原子相似的應力場，但程度要大得多，特別是在密集結構中�？傊瑹o論哪一種點缺陷(空位、間隙原子或其他)的出現，都會引起晶體能量的升高，這當然會增加晶體的不穩定性。但另一方面，它們的出現會引起晶體熵值的顯著增大，而熵值越大晶體應該越穩定。這兩個相互矛盾的因素使得晶體中的空位或間隙原子在每一溫度都有一個相應的平衡濃度。溫度越高其平衡濃度也將越大。通過由高溫激冷、冷加工、高能粒子轟擊以及氧化等方法，可使它們的濃度顯著高于平衡濃度，即達到過飽和程度。過飽和的空位，當溫度允許時，或凝聚為空位對或空位群，或與其他缺陷相互作用而消失，或組成較穩定的復合體。
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