位错的基本类型.

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晶体缺陷-位错的基本类型与特征

混合位错
总结词
混合位错是一种同时具有刃型和螺旋型特征的晶体缺陷，其特征是晶体中某处的原子既发生了平移又发生了螺旋式的位移。
VS
详细描述
混合位错是刃型位错和螺旋位错的组合体，其原子位移同时包含了平移和螺旋式的位移。混合位错通常出现在晶体的复杂区域，如晶界、相界等。由于混合位错同时具有刃型和螺旋型位错的特征，其对晶体的性能影响也较为复杂，需要进行深入研究。
滑移与攀移
在切应力作用下，位错能够沿滑移面整列移动，称为滑移；而垂直于滑移面方向的移动称为攀移。这两种运动方式是位错在塑性变形中的重要表现。
应变梯度与几何必须位错
当材料的局部区域发生不均匀变形时，会产生应变梯度，进而促使位错的形成和运动，以协调这种不均匀变形。
位错与材料疲劳断裂
01
疲劳裂纹的萌生与扩展
强化机制
加工硬化
在塑性变形过程中，位错的运动和交互作用导致材料逐渐变硬，即加工硬化。这是金属材料常用的强化手段。
通过引入位错，可以增加材料的内应力，从而提高其屈服强度。这种强化机制称为位错强化。
位错与材料塑性变形
塑性变形机制
位错在受力时能够运动，从而改变材料的形状。这种运动机制是金属等材料发生塑性变形的内在原因。
在循环载荷作用下，位错容易在材料的应力集中区域（如晶界、相界或
表面）聚集，形成位错塞积群，进而导致疲劳裂纹的萌生。裂纹的扩展
通常沿特定晶体学平面进行。
02
影响疲劳性能的因素
位错的运动和交互作用对疲劳裂纹的萌生和扩展具有重要影响，进而影
响材料的疲劳性能。例如，材料的抗疲劳性能可以通过引入阻碍位错运
动的合金元素来改善。
晶体缺陷的分类

位错的运动

3.5 柏氏矢量(Burgers Vector)
1939年柏格斯（J.M.Burgers）提出了螺型 1939年柏格斯（J.M.Burgers）提出了螺型位错的概念和柏氏矢量，使位错的概念普遍化，并发展了位错应力场的一般理论。柏氏矢量可以并发展了位错应力场的一般理论。通过柏氏回路来确定，图(a)、(b)分别为含有一个刃型位错的实际晶体和用作参考的不含位错的完整晶体。
a正刃型位错的滑移
b负刃型位错的滑移
当一个刃型位错沿滑移面滑过整个晶体，就会在晶体表面产生宽度为一个柏氏矢量b的台阶，即造成了晶体的塑性变形。若有n个b相同的位错扫过滑移面，则晶体将产生nb的宏观滑移量，表面上产生nb高的台阶，成为电子显微镜下看到的滑移线。下图a为原始状态的晶体以及所加切应力的方向；b、c则为正刃型位错滑移的中间阶段，可以看见位错线AB沿滑移面逐渐向后移动；应当注意，在滑移时，刃型位错的移动方向一定是与位错线相垂直，即与其柏氏矢量相一致。因此，刃型位错的滑移面应是由位错线与其柏氏矢量所构成的平面。
2.位错的基本类型(Basic 2.位错的基本类型(Basic Types 位错的基本类型 of Dislocation)
位错是晶体中原子排列的一种特殊组态。已滑移区(Slip Zone)与未滑移区在滑移面(Slip Plane)上的交界线，称为位错线，一般简称为位错。从位错的几何结构来看，可将它们分为：刃型位错和螺型位错。
3.2.1 刃型位错的滑移
图（a）表示含有一个正刃型位错的晶体点阵。图中实线表示位错（半原子面PQ）原来的位置，虚线表示位错移动一个原子间距（如P′Q′）后的位置。可见，位错虽然移动了一原子间距，但位错附近的原子只有很小的移动。故这样的位错运动只需加一个很小的切应力就可以实现。图（b）表明，对于晶体中的负刃型位错，在同样的切应力作用下，尽管其移动方向与正刃型位错相反（在图中为向右移动）。

位错的基本结构

混合位错的分解
二、柏氏矢量
1939年，柏格斯（J.M.Burgers）提出。柏氏矢量：用来揭示位错本质，描述位错行为的矢量。 1、柏氏矢量的确定用柏氏回路确定。 1）人为规定位错线的正方向。 2）在实际晶体中，作柏氏回路，回路中的每一步都连接相邻的原子。 3）在完整晶体中，按同样的方向和步数作一个对比回路。从终点Q 到始点M连接起来的矢量 b ，即为柏氏矢量。
关系，确定位错的类型。 (1)
b ⊥位错线，刃型位错。将 b
顺时针旋转90°，若 b
的方
向与位错线正向一致，正刃位错；反错线，螺型位错。 b 的方向与位错线正方向一致，右螺型位错；b 的方向与位错线负方向一致,左螺型位错. (3) b 和位错线成任意角度0＜φ＜90°，混合位错。
混合位错可分解为刃型分量和螺型分量。 be b sin , bs b cos
左、右螺型位错
右螺旋位错：符合右手法则的螺型位错。左螺旋位错：符合左手法则的螺型位错。拇指：前进方向；其余四指：旋转方向。
左、右螺型位错有着本质区别，无论将晶体如何放置，也不可能改变其原本的左、右性质。
3、混合型位错
混合位错：位错线与滑移方向成任意角度的位错。混合位错线是一条曲线，在A处是螺位错，在C处是刃型位错，在A与C之间的每一小段位错线都可以分解为刃型和螺型两个分量。
2、螺型位错
位错模型：
产生：晶体局部滑移产生。 ABCD：滑移面； bb’：螺型位错线，也是已滑移区(AB bb’)与未滑移区 (bb’ CD)在滑移面上的边界线，但平行于滑移方向。
螺型位错线周围的原子
在位错线附近有一个约几个原子间距宽的，上、下层原子不吻合的过渡区(bb’和aa’之间) 。位错线附近的原子：按螺旋形排列。

位错理论(3)

5.位错密度
位错密度是指单位体积内位错线的总长度。其表达式为 LV L / V
式中：LV是体位错密度； L是位错线的总长度； V是晶体的体积。
经常用穿过单位面积的位错数目来表示位错密度。
A n / A
式中：是穿过截面的位错数；是截面面积。位错密度的单位是cm-2。
5.3.2 位错的运动
位错线
正刃型位错
负刃型位错
透射电镜下观察到的位错线
2. 螺型位错设想在简单立方晶体右端施加一切应力，使右端 ABCD滑移面上下两部分晶体发生一个原子间距的相对切变，在已滑移区与未滑移区的交界处，AB线两侧的上下两层原子发生了错排和不对齐现象，它们围绕着AB线连成了一个螺旋线，而被AB线所贯穿的一组原来是平行的晶面则变成了一个以AB线为轴的螺旋面。此种晶格缺陷被称为螺型位错。螺旋位错分为左旋和右旋。以大拇指代表螺旋面前进方向，其他四指代表螺旋面的旋转方向，符合右手法则的称右旋螺旋位错，符合左手法则的称左旋螺旋位错。
刃型位错和螺型位错的特征。
柏氏矢量的确定。理解滑移的过程及刃型位错和螺型位错滑移的特点。单位长度位错的应变能表示 U=αGb2。
（1）螺型位错的应力场
采用圆柱坐标系。在离开中心r处的切应变为 b Z Z 2r 其相应切应力
Z Z G Z
Gb 2r
式中，G为切变模量。由于圆柱只在Z方向有位移，X,Y方向无位移，所以其余应力分量为零。螺型位错应力场是径向对称的，即同一半径上的切应力相等。且不存在正应力分量。
Gb 2 R WS ln 4 r0
对于刃型位错，单位长度的弹性应变能为
Gb 2 R WE ln 4 (1 ) r0

位错的基本类型

5）位错线的移动方向与晶块滑移方向、应力矢量互相垂直
2014年3月10日11时1分
刘志勇 14949732@
吉首大学物理与机电工程学院 JiShou University
2.2.3 混合位错
位错线与滑移矢量两者方向夹角呈任意角度位错线上任一点的滑移矢量相同
晶体右上角在外力F作用下发生切变滑移面ABC范围内原子发生了位移，其滑移矢量用 b表示弧线AC即是位错线，为已滑移区和未滑移区的边界，与滑移矢量成任意角度是晶体中较常见的一种位错混合位错的形成
2014年3月10日11时1分刘志勇 14949732@
吉首大学物理与机电工程学院 JiShou University
螺型位错分类
按照螺旋面前进的方向与螺旋面旋转方向的关系分
• 左螺型位错 • 右螺型位错
• 符合右手定则（右手拇指代表螺旋面前进方向，其它四指代表螺旋面旋转方向）的称为右螺型位错，符合左手定则的称为左螺型位错
正刃型位错：晶面上部原子拥挤，受压应力，晶面下部原子受拉应力 • 点阵畸变是对称的，位错中心受到畸变度最大，离开位错中心畸变程度减小 • 一般把点阵畸变程度大于正常原子间距1/4的区域宽度定义为位错宽度，约为2~5个原子间距
2014年3月10日11时1分
刘志勇 14949732@
吉首大学物理与机电工程学院 JiShou University
2014年3月10日11时1分
刘志勇 14949732@
吉首大学物理与机电工程学院 JiShou University
螺型位错（Screw dislocation）

位错规律总结

位错规律总结
位错是晶体中原子位置的偏移或错位，是晶体中的结构缺陷之一。

位错可以分为边界位错和螺旋位错两种类型。

位错是晶体材料中塑性变形的主要机制之一，并且具有重要的影响。

针对位错的规律总结如下：
1. 弗兰克-瓦尔斯位错规律：当晶体中存在一组边界位错时，
位错的总长度必须守恒。

具体来说，当两个滑移面之间发生位错滑移时，位错长度之和保持不变。

2. 彼勒斯位错规律：在材料的塑性变形过程中，位错沿着最密堆积晶面方向滑动，位错的伸长方向与滑动面垂直。

3. 剪切位错规律：在晶体中，剪切位错能够沿着特定的面和方向滑动，从而引起晶体的塑性变形。

剪切位错滑移的方向与剪切应力的方向相同。

4. 螺旋位错规律：螺旋位错是一种沿晶体的螺旋线形成的位错，它具有一个以单位长度平行于位错线方向的错向矢量。

螺旋位错滑移的过程中，晶体发生类似螺旋的变形。

5. 位错相互作用规律：位错之间的相互作用和排斥是晶体塑性变形的重要因素。

当两个位错靠近时，它们可能相互吸引或排斥，从而影响晶体的位错滑移和塑性形变。

总之，位错的规律总结了位错在晶体中的行为和相互作用，对于理解晶体的塑性变形和材料性能的研究具有重要意义。

2.位错类型及柏氏矢量

柏振海 baizhai@
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
螺型位错分类
按照螺旋面前进的方向与螺旋面旋转方向的关系分
• 左螺型位错 • 右螺型位错
• 符合右手定则（右手拇指代表螺旋面前进方向，其它四指代表螺旋面旋转方向）的称为右螺型位错，符合左手定则的称为左螺型位错
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
位错的基本类型及特征
工程材料理论切变强度与实际强度相差100～1000倍
晶体中位错的基本类型 1.刃型位错 2.螺型位错 3.混合位错
柏振海 baizhai@
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
含有刃型位错的晶体结构示意图
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中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
刃型位错线周围的弹性畸变
• 位错线长度有数百个到数万个原子间距，与位错长度相比，位错宽度非常小，所以把位错看作是线缺陷刃位错周围原子不同程度地偏离平衡位臵，使周围点阵发生弹性畸变
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
3．柏氏矢量特征
1）柏氏矢量与回路起点选择无关，也与柏氏回路的具体路径，大小无关
一条位错线只有一个柏氏矢量 2）几根位错相遇于一点，其方向朝着节点的各位错线的柏氏矢量 b之和等于离开节点之和如有几根位错线的方向均指向或离开节点，这些位错线的柏氏矢量之和值为零
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
刃型位错特征

材料科学基础位错理论

材料科学基础位错理论位错理论是材料科学领域中的重要概念之一、它是位错理论与晶体缺陷之间相互关联的核心。

本文将从位错的定义、分类和特征出发，进一步介绍位错理论的基本原理和应用。

首先，位错是固体晶体结构中的一种缺陷。

当晶体晶格中发生断裂、错位或移动时，就会形成位错。

位错可以被看作是晶体中原子排列的异常，它具有一定的形态、构型和特征。

根据位错发生的方向和类型，位错可分为直线位错、面位错和体位错。

直线位错是沿晶体其中一方向上的错排，常用符号表示为b。

直线位错一般由滑移面和滑移方向两个参数来表征。

滑移面是指位错的平移面，滑移方向是位错在晶体中的移动方向。

直线位错可以进一步分为边位错和螺位错。

边位错的滑移面为滑移方向的垂直面，螺位错则是在滑移面上存在沿位错线方向扭曲的位错。

面位错是晶体晶格上的一次干涉现象，即滑移面上的两部分之间发生错排。

面位错通常由面位错面和偏移量来描述。

面位错可以是平面GLIDE面位错、垂直GLIDE面位错或螺脚面位错。

体位错是沿体方向上的排列不规则导致的位错。

体位错通常是由滑移面间的晶体滑移产生的。

位错理论的基本原理是通过研究位错在晶体中的移动机制和相互作用，来理解材料的塑性变形和力学行为。

位错理论最早由奥斯勒(Oliver)于1905年提出，他认为材料的塑性变形是由于位错在晶体中游走和相互作用所引起的。

这一理论为后来的位错理论奠定了基础。

位错理论的应用非常广泛。

在材料加工和设计中，位错理论被广泛用于控制材料的力学性能和微观结构。

通过控制位错的生成、运动和相互作用，可以获得理想的材料性能。

同时，位错理论也被用于研究材料的磁性、电子输运和热传导性能等方面。

此外，位错理论也在材料的缺陷工程和腐蚀研究中发挥着重要作用。

通过控制位错的形态和分布，在材料中引入有利于抵抗腐蚀的位错类型，可以提高材料的抗腐蚀性能。

位错理论也可以用于解释材料的断裂行为和疲劳寿命等方面。

总结起来，位错理论是材料科学基础中的重要内容。

2.位错类型及柏氏矢量

位τ
τ
受切应力作用原子面移动
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中南大学材料科学与工程学院材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
晶体局部滑移形成刃型位错
τ
τ
受切应力作用原子面移动
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中南大学材料科学与工程学院材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
晶体局部滑移形成刃型位错
τ
τ
出现多余半原子面，表面形成台阶
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位错类型，柏氏矢量
Screw dislocation
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螺型位错分类
位错类型，柏氏矢量
按照螺旋面前进的方向与螺旋面旋转方向的关系分
• 左螺型位错
• 右螺型位错
• 符合右手定则（右手拇指代表螺旋面前进方向，其它四指代表螺旋面旋转方向）的称为右螺型位错，符合左手定则的称为左螺型位错
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中南大学材料科学与工程学院材料科学与工程基础
位错类型，柏氏矢量
螺型位错（Screw dislocation）
• 右侧晶体上下两部分发生晶格扭动 • 从俯视角度看，在滑移区上下两层原子发生了错动，晶体点阵畸变最严
重的区域内的两层原子平面变成螺旋面 • 畸变区的尺寸与长度相比小得多，在畸变区范围内称为螺型位错 • 已滑移区和未滑移区的交线BC则称之为螺型位错线
螺位错可以有无穷个滑移面实际上滑移通常是在原子密排面上进行，故滑移面有限
4）螺位错周围的点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变，无正应变（在垂直于位错线的平面投影上，看不出缺陷）
5）位错线的移动方向与晶块滑移方向、应力矢量互相垂直
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材料科学基础I 7-2 线缺陷——位错的基本概念

位错线垂直于晶体滑移方向。位错线垂直于位错运动方向。
即，晶体滑移方向与位错运动方向一致。
2、刃型位错的结构
如左图所示，晶体中多余的半原子面好象一片刀刃切入晶体中，沿着半原子面的“刃边”，形成一条间隙较大的 “管道”，该“管道”周围附近的原子偏离平衡位置，造成晶格畸变。刃型位错包括“管道”及其周围晶格发生畸变的范围，通常只有3到5个原子间距宽，而位错的长度却有几百至几万个原子间距。刃位错用符号“⊥”表示。
3、柏氏矢量b的守恒性
如果若干条位错线交于一点，此交汇点称为节点，那么“流入”节点的位错线的柏氏矢量之和等于“流出”节点的位错线的矢量之和。
biin
bout j
推论：一条位错线只能有一个柏氏矢量。
四、混合型位错
混合型位错是由刃型位错和螺型位错混合而成的。混合型位错用m表示。
由于混合型位错是由刃型位错和螺型位错合成的，所以它的柏氏矢量也是由这二个柏氏矢量合成的。或者说，混合型位错的柏氏矢量可以分解成二个矢量：一个和位错线垂直，是刃型位错的柏氏矢量；一个和位错线平行，是螺型位错的柏氏矢量。
§7-2 线缺陷——位错的基本概念
线缺陷(linear defects)又称为位错(dislocation)。也就是说，位错是一种线型的晶体缺陷，位错线周围附近的原子偏离自己的平衡位置，造成晶格畸变。
位错有两种基本类型：刃型位错 (edge dislocation) 螺型位错 (screw dislocation) 混合位错 (mixed dislocations)，实际晶体中的位错往往既不是单纯的螺位错，也不是单纯的刃位错，而是它们的混合形式，故称之为混合位错。
3、左、右旋螺型位错的规定

位错的基本类型和特征!

位错的基本类型和特征晶体在不同的应力状态下，其滑移方式不同。

根据原子的滑移方向和位错线取向的几何特征不同，位错分为刃位错、螺位错和混合位错。

1. 刃位错（1）形成及定义：晶体在大于屈服值的切应力τ作用下，以ABCD面为滑移面发生滑移。

AD是晶体已滑移部分和未滑移部分的交线，犹如砍入晶体的一把刀的刀刃，即刃位错（或棱位错）。

刃型位错形成的原因：晶体局部滑移造成的刃型位错（2）几何特征：位错线与原子滑移方向相垂直；滑移面上部位错线周围原子受压应力作用，原子间距小于正常晶格间距；滑移面下部位错线周围原子受拉应力作用，原子间距大于正常晶格间距。

刃型位错的分类：分类：正刃位错，“┴”；负刃位错，“┬”。

符号中水平线代表滑移面，垂直线代表半个原子面。

（3）刃型位错的结构特征①有一额外的半原子面，分正和负刃型位错；②位错线可理解为是已滑移区与未滑移区的边界线，可是直线也可是折线和曲线，但它们必与滑移方向和滑移矢量垂直;③只能在同时包含有位错线和滑移矢量的滑移平面上滑移；④位错周围点阵发生弹性畸变，有切应变，也有正应变；点阵畸变相对于多余半原子面是左右对称的，其程度随距位错线距离增大而减小。

就正刃型位错而言，上方受压，下方受拉。

⑤位错畸变区只有几个原子间距，是狭长的管道，故是线缺陷。

2. 螺位错（1）形成及定义：晶体在外加切应力τ作用下，沿ABCD面滑移，图中AD线为已滑移区与未滑移区的分界处。

由于位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面，形成螺位错。

晶体局部滑移造成的螺型位错（2）几何特征：位错线与原子滑移方向相平行；位错线周围原子的配置是螺旋状的。

螺型位错的分类：有左、右旋之分。

它们之间符合左手、右手螺旋定则。

（3）结构特征①螺型位错的结构特征无额外的半原子面，原子错排是轴对称的，分右旋和左旋螺型位错；②螺型位错线与滑移矢量平行，故一定是直线，位错线移动方向与晶体滑移方向垂直；③滑移面不是唯一的，包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面；④位错周围点阵也发生弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不引起体积的膨胀和收缩；⑤位错畸变区也是几个原子间距宽度，同样是线位错。

晶体缺陷位错的基本类型与特征

晶体缺陷位错的基本类型与特征
（a）变形前
（b）变形后
图单晶试棒在拉伸应力作用下的变化（宏观）
晶体缺陷位错的基本类型与特征
2、理想晶体的滑移模型
τ τ
图外力作用下晶体滑移示意图（微观）
晶体缺陷位错的基本类型与特征
（1）理论抗剪屈服强度
滑移面上各个原子在切应力作用下，同时克服相邻滑移面上原子的作用力前进一个原子间距，完成这一过程所需的切应力就相当于晶体的理论抗剪屈服强度τm。
螺型位错的情况与刃型位错一样具有易动性。
位错的运动
混合位错的运动
晶体缺陷位错的基本类型与特征
三、位错的柏氏矢量
1、柏氏矢量的概念与性质
柏氏矢量：晶体中有位错存在时，滑移面一侧质点相对于另一侧质点的相对位移或畸变。
性质：大小表征了位错的单位滑移距离，方向与滑移方向一致（滑移矢量）。柏氏(Burgers)矢量是一个矢量，具有方向和大小；这个物理参量能把位错区原子的畸变特征表示出来，包括畸变发生在什么晶向以及畸变有多大（畸变矢量）。
晶体缺陷位错的基本类型与特征
位错的特征归纳：
（1）可以把位错定义为晶体中以滑移区与未滑移区的边界。
（2）刃型位错不仅仅指刀刃处的一条原子，而是刀刃处这列原子及其周围区域。
（3）刃型位错中，晶体发生局部滑移的方向（或滑移矢量）是与位错线垂直的。
（4）螺型位错中，晶体发生局部滑移的方向（或滑移矢量）是与位错线平行的。
（2）理论抗剪屈服强度与晶体的切变模量的关系
原子的结合键能与弹性模量有很好的对应关系，因此理论抗剪屈服强度τm应与晶体的切变模量G的大小有一定的关系，根据推算两者之间大致的为：
m
G 30

位错的运动和分解

位错的运动和分解
位错的运动主要包括滑移和攀移两种基本方式，并且位错还可以发生分解。

1. 滑移：这是位错运动的主要方式之一。

当外部施加的切应力克服了位错运动所受的阻力时，位错将沿着特定的原子面（即滑移面）移动。

这种运动会导致晶体的一部分相对于另一部分滑动，从而引起塑性变形。

2. 攀移：攀移是刃型位错特有的运动方式。

在晶体内，刃型位错可以沿着垂直于滑移面的方向上进行移动。

攀移通常需要点缺陷的存在，例如空位或间隙原子，因为位错通过吸收或排放这些点缺陷来改变其位置。

3. 位错分解：在复杂的晶体结构中，全位错可以分解为不全位错。

不全位错之间的区域称为堆垛层错。

这种分解通常发生在低能层错能的材料中，并且这种分解会影响材料的力学性能。

位错的运动和分解是材料科学中非常重要的概念，它们对材料的塑性变形和力学性能有着决定性的影响。

了解位错的这些行为对于材料的设计和应用至关重要。

材料科学基础课后习题及答案_第三章

第三章答案3-2略。

3-2试述位错的基本类型及其特点。

解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。

刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。

螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。

3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。

由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。

3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。

2.<15%连续。

3.>40%不能形成固熔体。

（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。

（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。

（4）场强因素。

（5）电负性：差值小，形成固熔体。

差值大形成化合物。

影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。

（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。

一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。

（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。

3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。

解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。

位错的基本类型和特征

位错的基本类型和特征位错的基本类型和特征什么是位错？位错（dislocation）是晶体中的一种结构缺陷，它代表了晶体中原子排列的变形和重组。

位错的存在对晶体的物理性质和机械性能具有重要影响。

位错的基本类型位错可以分为以下几个基本类型：1.直线位错：也称为边界位错（edge dislocation），可看作两个晶体之间的边界。

它是晶体中某个层面与其上方、下方的层面之间原子排列不一致所形成的。

2.螺旋位错：也称为线性位错（screw dislocation），是晶体中绕某一点形成螺旋状结构的位错。

它是由某一平面与其上方或下方的层面之间原子排列不一致所形成的。

3.混合位错：是直线位错和螺旋位错相互结合形成的位错。

位错的特征位错在晶体中具有以下特征：•位错存在与位错线（dislocation line）上，其形状可以是直线、螺旋状或弯曲的。

•位错的长度可以从纳米级到微米级，取决于材料的结晶度和应变状态。

•位错引入了局部应变场，使得晶体中原子间的距离发生变化。

•位错会导致局部应力场的形成，其中位错线附近有压应力和拉应力。

•位错可以移动和增殖，对物质的可塑性和断裂行为起重要作用。

位错的影响位错的存在对材料的性质和行为具有重要影响：•位错可以增加材料的塑性，使其具有更好的变形能力和可塑性。

•位错可以使材料的强度和硬度发生变化，影响其力学性能。

•位错还可以影响材料的电学、热学和光学性能，改变其导电性、热导率和光学吸收等特性。

•位错在材料的断裂行为中起重要作用，影响材料的断裂强度和断裂方式。

结论位错作为一种晶体中的结构缺陷，具有不可忽视的重要性。

通过研究位错的基本类型和特征，我们可以更好地理解材料的结构和性质，为材料的设计和应用提供更好的基础。

参考文献：1.Hirth, J. P., & Lothe, J. (1992). Theory of dislocations.Wiley.2.Hull, D., & Bacon, D. J. (2001). Introduction todislocations (Vol. 952). Butterworth-Heinemann.补充位错的性质和应用位错的形成原因位错的形成主要是由于晶体生长和形变过程中的原子排列不完美引起的。

位错核心结构

位错核心结构
位错是指晶体中排列有一定秩序的原子、离子或分子发生位移，产生错位的现象。

位错的核心结构是指位错线上产生的原子、离子或分子的排列方式。

位错的核心结构可以分为三种类型：晶格位错、位面位错和扩展位错。

1. 晶格位错：晶格位错是指晶体中相邻晶面的排列错位。

其中最常见的晶格位错有错配位错和螺位错。

错配位错是两个不同的晶体区域相互连接形成的，原子排列具有较大的差异；螺位错则是晶体中晶面的平移产生的。

2. 位面位错：位面位错是晶体晶面内部的排列错位现象，即某个晶面的原子、离子或分子在晶面内部发生错位。

位面位错包括导重线位错和层错两种类型。

导重线位错是指晶面内部原子、离子或分子的排列形成了一条导重线；层错则是层状晶体在晶面内部移位产生的错位。

3. 扩展位错：扩展位错是一种晶体中产生的三维排列错位。

扩展位错包括位面位错的扩展、滑移位错和位错环几种类型。

位面位错的扩展是指位面位错延展到晶面某个方向上形成的；滑移位错是晶体中晶面的滑移产生的错位，形成螺旋状排列；位错环则是位错线形成了一个封闭的环状结构。

位错的核心结构对晶体的物理性质具有重要影响。

不同类型的位错核心结构会影响晶体的力学性能、导电性、磁性等。

因此，
对位错核心结构的研究对于理解晶体的性质和应用具有重要意义。

点缺陷位错的基本类型和特征材料科学基础PPT教案

缺
－浓度升高－塌陷
陷
➢ 晶体中的原子正是由于空位和间隙原子不断地产生与复合才不停地由一处向另一处作无规则的布朗运动，这就是晶体中原子的自扩散。是固态相变、表面化学热处理、蠕变、烧结等物理化学过程的基础。
16
3.1
点 5. 点缺陷的运动：
缺 ➢ 空位在晶体中的分布是一个动态平衡，其不
陷
断地与周围原子交换位置，使空位移动所必
错
3-7所示。晶体右上半部分在外力的作用下发
生局部滑移，滑移面为ABCD，滑移方向如
图所示。
21
3.2
位 3. 混合位错：混合位错的位错线呈曲线状，与
错
滑移方向既不垂直也不平行，而是呈任意角
度。因此，混合位错可以看成是由刃型位错
和螺型位错混合而成。
22
3.2 刃型位错的特点：
位
错刃型位错线可理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。它不一定是直线，也可以是折线或曲线，但它必与滑移方向相垂直，也垂直于滑移矢量。
运动结果使上部晶体向后移动了一个原子间距。可见位错的运动都将使扫过的区间两边的原子层发生柏氏矢量大小的相对滑动。
35
3.2
位 2. 位错攀移：刃型位错除了可以在滑移面上滑移
错
外，还可以在垂直于滑移面的方向上通过原子
扩散进行运动，即发生攀移。通常把多余半原
子面向上运动称为正攀移，向下运动称为负攀
8
3.1 点缺陷
(a) 肖脱基空位－离位原子进入其它空位或迁移至界面。 (b)弗兰克尔空位－离位原子进入晶体间隙。 (c)间隙原子：位于晶体点阵间隙的原子。 (d)(e)置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。 (f)离子晶体：负离子不能到间隙; 局部电中性要求。