置换型固溶体Substitutionalsolidsolution

b ·ξ= - b 相互逆向平行，纯螺旋位错
柏格斯矢量 (Burgers Vector)
柏格斯回路
右手规则： 拇指----位错线方向 四指转向-----柏格斯回路转向
肖特基缺陷 (Schottky Defect)：(c)离子对空位
弗兰克尔缺陷(Frenkel Defect)：(e)等量的正离子空位和正离子间隙
EXAMPLE PROBLEM 5.1
Calculate the equilibrium number of vacancies per cubic meter for copper at1000 ℃. The energy for vacancy formation is 0.9 eV/atom; the atomic weight and density (at 1000℃) for copper are 63.5 g/mol and 8.40 g/cm3, respectively.
3）非化学计量化合物 (Nonstoichiometric)： 组分比偏差于化学式的化合物 （含变价离子） 实质是由金属的高氧化态和低氧化态形成的固溶体 其电中性(electroneutrality)由空孔或间隙离子平衡
Figure 5.4
3. 根据固溶度划分： 1) 有限固溶体： 固溶度 ＜100% 2) 无限固溶体(连续固溶体)： 固溶度 0 ~100% 4．根据各组元原子分布的规律性划分：
B． 间隙离子进入后需空位或其它高价反电荷离子 以置换方式平衡电中性。
•固溶体的判断
固溶体的理论密度： ρc = N · A ／ V ·NA N、V 分别为晶胞的原子数和体积 A 为固溶体平均相对原子质量 NA为阿佛伽德罗常数 测定固溶体实际密度 ρe 若: ρc〈 ρe : 间隙式 ρc = ρe : 置换式 ρc 〉ρe : 缺位式 （缺阵点原子）
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2. 根据溶质在点阵中的位置划分： 1) 置换型固溶体(Substitutional solid solution)： 晶体原 (离)子被其它原(离)子部分代换后形成
置换量不同可：
完全互溶； 部分互溶； 不形成固溶体
Figure 5.5
影响置换因素：下列诸因素相同（近）易置换；否则难成固溶体 A. 离子大小: 同晶型时 半径差 ＜15％， 20~40%， 完全互溶 部分互溶 难置换
2-6 固体中的原子无序 (Imperfections in Solids)
2-6-1 固溶体(Solid Solution)：
杂质原子（或离子、分子）均匀分布（溶）于基质晶格中的固体
通常特征：杂质和基质原子共同占据原基质的晶格点阵； 有一定的成分范围 ---- 固溶度 1. 根据相图划分： 1) 端部固溶体(初级固溶体): 包括纯组分的固溶体 2) 中部固溶体(二次固溶体): 0＜任一组元＜100％ （无任一组元的结构，以化合2. 线缺陷(位错Dislocation)： 仅一维尺寸可与晶体线度比拟的缺陷 一或数列原子发生有规则的错排
1） 棱位错(刃位错 Edge Dislocation) 位错线与滑移方向(柏格斯矢量)垂直
EF ⊥ BB’ 压力、拉力
Figure 5.7
2）螺旋位错(Screw Dislocation)： 位错线与滑移方向(柏格斯矢量)平行 AD ∥ B’B 与位错线垂直的平面在螺旋斜面
2-6 固体中的原子无序
Imperfections in Solids
Chapter 5
Defects in Crystals Point, vacancy and self- interstitial Frenkel and Schottky defect, Stoichiometry Linear, edge and screw dislocation, Burgers Vector Interfacial, Bulk Solid Solution (alloys) substitutional and interstitial Noncrystalline Diffusion
SOLUTION This problem may be solved by using Equation 5.1; it is first necessary, however,to determine the value of N, the number of atomic sites per cubic meter for copper, from its atomic weight ACu , its density , and Avogadro’s number NA, according to
受剪切力作用易发生
FIGURE 5.8 (
位错有两个特征：
一个是位错线的方向，它表明给定点上位错线的方向， 如EF， AD，用单位矢量ξ表示， 另一个是为了表明位错存在时，晶体一侧的质点相对另 一侧质点的位移，用一个柏格斯矢量 b 表示。
它是指该位错的单位滑移距离，其方向和滑移方向平行
b ·ξ= 0 相互垂直，纯棱位错
B．键性（极化）: Zn++（共价性） C. 晶体结构类型和晶胞大小
Fe++(离子性)
D．电价: 电价差使置换难（大晶胞中需其它离子补足）
2）间隙型固溶体 (Interstitial solid solution) ： 较小的原子进入晶格间隙形成的固溶体
Figure 5.5
影响因素：
A． 晶格结构的空隙大小
1) 无序固溶体：组元原子的分布是随机的
2) 有序固溶体：各组元原子分别占据各自的分点阵， 分点阵穿插成 复杂的超点阵
2-6-2 晶体结构缺陷 (Defects in Crystals)
晶体中原子排列的周期性受到破坏的区域，分： 1. 点缺陷(Point Defect)：任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区 空位 (vacancy)： 间隙原子(Self-interstitial)： (a)无原子的阵点位置 (d)挤入点阵间隙的原子 (b)双空位