5-12 空位与位错
空位与位错
位错的萌生与增殖 萌生：①液态金属凝固时出现点阵错排，形成位错； ②过饱和空位凝聚后坍塌形成位错； ③晶体内部某些界面如第二相质点、晶界和微裂纹附近，出现应力集中，促使该 局部区域发生塑性变形，产生位错. 晶体中位错的增殖：F-R源增殖机制（弗兰克-瑞德源） F-R机制的基点是通过位错的一端或两端被固定在滑移面上的一段位错线的运动来阐明 位错的增值机制. F-R位错源开动的所需要的分切应力包括（1）滑移的晶格阻力，即派-纳力 （2）位错弯曲的切应力：克服位错线的张力所需要的切应力：τ =Gb/(2R) a.位错处于直线，即R=∞，此时切应力最小； b.位错弯成半圆，R=L/2，τ =Gb/L，切应力最大； 临界切应力τ c=Gb/L，L为位错线长. 在塑性变形的过程中，会产生越来越多的位错， 它们之间如果发生交截，就会使可动位错越来越短， 对开动位错源所需要的临界分切应力就越来越高， 这也是加工硬化的原因之一. 实际晶体中的位错组态：不全位错、堆垛层错、扩展位错 根据柏氏矢量的不同，可以把位错分为以下几种形式: ①柏氏矢量恰好等于单位点阵矢量的称为单位位错； ②柏氏矢量恰好等于单位点阵矢量整数倍的称为全位错； ③柏氏矢量不等于单位点阵矢量或其整数倍的称为不全位错或部分位错 层错：是指在密排晶体结构中的整层密排面上的原子发生了错排，这是实际晶体在滑移 过程中所造成的一种缺陷.可分为“抽出型层错”和“插入型层错” 一个插入型层错相当于两个抽出型层错，在面心立方晶体中的层错可以看成是嵌入了 薄层密排六方结构；同理密排六方的层错可以看做嵌入了面心立方薄层. 层错是一种晶格缺陷，引起能量上升，通常把单位面积层错产生所需要的能量称为层错能 原子仅发生错排，产生很少的畸变，层错能越小，出现层错的几率越大. 面心立方、不锈钢和α-黄铜，可以见到大量层错，铝则看不到. 不全位错：晶体中往往只在局部区域出现层错，而不贯穿整个晶体，于是在层错区与完整 晶体的交界处就会出现不全位错.有肖克莱不全位错和弗兰克不全位错. 肖克莱不全位错:可以再具有堆垛层错的(111）面滑移，属于可动位错，其滑移引起层错 的扩大或者缩小，但不能进行攀移. 弗兰克不全位错:柏氏矢量与层错面和位错线垂直，是纯刃型位错，由于柏氏矢量与位错线 所构成的平面不在{111}滑移面上，所以不能滑移，只能借助原子扩散进行攀移. 位错反应：位错之间的相互转化称为位错反应，其结果降低体系自由能，满足条件： ①几何条件：∑b前=∑b后，反应前后位错在三维方向上的分矢量和必须相等； ②能量条件：∑b2前>∑b2后，位错反应后，应变能必须降低，这是反应的驱动力； 扩展位错：如果层错两端都终止在晶体内部，即一个层错的两端与两个不全位错相连，像 这样的两个不全位错之间夹有一个层错的位错组态层位扩展位错. 其表达式为： 扩展位错的宽度与金属的比层错能γ 成反比，γ 大，则不宜形成扩展位错，金属的层错能 的大小及扩展位错宽度对塑性变形的过程及材料强化起重要作用 位错的束集：所谓束集就是扩展位错所形成的两个不全位错重新合并为一个单位位错的 过程。面心立方晶体的交滑移可形成位错束集. 在金属中，层错能越低，层错宽度就越大，就越不容易产生束集，越难产生交滑移.热激活 有助于束集的实现，升高温度可以促进扩展位错的交滑移.(一个滑移面到另外一个滑移面)
位错理论5-位错的形成与增殖
20
双交滑移
➢双交滑移更容易进行，所以是比F-R源 更有效的位错增殖机制。
21
目录
➢位错的形成 ➢位错的增殖
Frank-Read源增殖机制 平面L源增殖机制 双交滑移机制 ➢位错源的开动
22
位错源的开动
➢F-R源：
设位错线AB长度为L，使其弯曲的最小曲率 半径为r＝1/2 L
使位错线弯曲的临界应力为：
T GbGb
rb 2r L
通常
✓L＝1mm，b＝0.1nm
104G 23
位错源的开动
?
24
位错源的开动
Gb
3x
25
26
位错理论V
——位错的形成与增殖
朱旻昊 材料先进技术教育部重点实验室
2006年4月
1
目录
➢位错的形成 ➢位错的增殖
Frank-Read源增殖机制 平面L源增殖机制 双交滑移机制 ➢位错源的开动
2
Formation of Dislocation
➢晶体在形成过程中产生位错的途经： 凝固过程中：
✓枝晶生长相遇后发生碰撞 ✓液体流动时对晶体的冲击 ✓浓度起伏造成点阵常数的偏差 ✓结晶前沿的障碍物造成不同部分的位向
7
目录
➢位错的形成 ➢位错的增殖
Frank-Read源增殖机制 平面L源增殖机制 双交滑移机制 ➢位错源的开动
8
Frank-Read Source
➢ AB为正刃型位错，柏氏矢量 为b ，A、B两点被钉扎在滑 移面上；
➢ 滑移面上切应力t作用下，位 错线上的力为：F＝tb
➢ 作用力使位错线弯曲； ➢ 当外力使位错线弯曲成半圆
02.空位与位错
位错对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂等起着 决定性的作用，对材料的扩散、相变过程有较大影响。
材料科学基础
29
第2章 空位与位错 --位错 理想晶体的理论剪切强度与实际晶体的剪切强度 位错的概念最早是在研究晶体滑移过程时提出来的。 晶体的塑性变形的主要方式是切应力作用下的滑移。
锌 单 晶 拉 伸 时 外 形 变 化
第2章 空位与位错
工学院材料系
材料科学基础
材料科学基础
工学院材料系
1
原子结合形成宏观的工程材料，表现出工程性能 材料微观结构影响、决定材料性能 金 刚 石
C原子
同素异构材料
石 墨
足球烯 C60
材料 结构 基本 知识
固体 材料 微观 结构
非晶材料 准晶材料 晶体材料 规则排列 如金属材料
无规则排列
如塑料等
3.点缺陷－外来原子
外来原子尺寸或化学电负性等与基体原子不一样，为晶体的点缺陷。 外来原子尺寸与基体原子相当， 会臵换晶格中某些结点。
外来原子的尺寸很小，可能挤 入晶格间隙。
外来原子的引入导致周围晶格 的畸变。
材料科学基础
10
第2章 空位与位错 --点缺陷
二、点缺陷的热力学分析
1.点缺陷的平衡浓度
根据热力学，点缺陷形成后引起晶体的亥姆霍兹自由能（ΔA） 的变化为： ΔA=ΔU-T•ΔS
内能项增量ΔU为:ΔU =n•u
式中 n:点缺陷个数；u:一个点缺陷引起的内能增量，即点缺陷的 形成能。 点缺陷增加导致体系内能增加
熵增先随晶体中点缺陷的增加而快速增加，点缺陷继续增加 熵增变化逐渐变缓。
材料科学基础
材料科学基础
难点
位错模型 位错的应力场 不全位错的原子模型
晶体缺陷5-位错的弹性性质
1）单位长度位错线的应变能U为：
U＝αGb2
取值中限0.75
＝0.75×4×1010×（2.5×10-10）2
＝18.75×10－10J/m
2）严重变形金属，单位体积（cm3）内位错应变能为： U＝18.75×10－10×1011 ＝187.5J/cm3
换算成单位质量（g）铜晶体内位错的应变能为： U＝（187.5/8.9）J/g
4
ln r0
3、混合位错的弹性能
U刃
1
1
U螺
3 2 U螺
U混
Gb2
4k
ln
R r0
Gb2
其中：k=1-v/(1-vcos2θ)，0.5≤α≤1
结论
UT U el Gb 2
（1）总应变能 UT=U0+Uel
Uel∝lnR/r0
长程,
U0
1 10
UT
可忽略。
（2）UT∝b2，晶体中稳定的位错具有最小的柏氏矢
似：对圆柱体上各点产生两种切应力，即 tz t z
t z t θz
t z t θz
从这个圆柱体中取一个半径为r的薄壁圆筒展开，
便能看出在离开中心r处的切应变为
t z
t z
G
Gb
2r
b 2 r
yL
r0
z
r P tz θ t z b
t z
L
x
过P点取平面展开
t z
b
2 r
P
z
t z t z
t z
课前复习
1.什么是应力，其表达式是什么？
应力是作用在单位面积上的力 σ＝F/A
2.螺位错应力场的应力分量的极坐标表示。
0 0
金属学与热处理课后习题答案第七章
第七章金属及合金的回复和再结晶7-1 用冷拔铜丝线制作导线，冷拔之后应如何如理，为什么？答：应采取回复退火（去应力退火）处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，并保温足够时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺。
原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，冷塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂。
因此，应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），改善其塑性和韧性，提高其在使用过程的安全性。
7-2 一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后，试画出截面上的显微组织示意图。
答：解答此题就是画出金属冷变形后晶粒回复、再结晶和晶粒长大过程示意图（可参考教材P195，图7-1）7-3 已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃，试估算其再结晶温度。
答：再结晶温度：通常把经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成超过95%再结晶转变量的温度作为再结晶温度。
1、金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在一经验关系式：T再≈δTm，对于工业纯金属来说：δ值为0.35-0.4，取0.4计算。
2、应当指出，为了消除冷塑性变形加工硬化现象，再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100-200℃。
如上所述取T再=0.4Tm，可得：W再=3399×0.4=1359.6℃Fe再=1538×0.4=615.2℃Cu再=1083×0.4=433.2℃7-4 说明以下概念的本质区别：1、一次再结晶和二次在结晶。
2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大。
答：1、一次再结晶和二次在结晶。
定义一次再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度，保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒，位错密度显著下降，性能发生显著变化恢复到冷变形前的水平，称为（一次）再结晶。
关于对位错几个问题的理解
关于对位错几个问题的理解首先我谈一下关于位错之间的交互作用。
首先我所说的前三个相互作用（平行刃型、平行螺型、螺型与刃型）所讲的两位错位于同一滑移面，而交割所讲的位错处于不同的滑移面。
通过两个总结{A、关于位于同一滑移面的两位错之间的相互作用用可归纳为：（1）若两条位错线的柏氏矢量b1和b2间夹角呈锐角时，相互排斥。
（2）若两条位错线的柏氏矢量b1和b2间夹角呈钝角时，相互吸引。
（3）若两条位错线的柏氏矢量b1和b2间夹角呈直角时，作用力为零。
（4）两混合位错处于空间交叉位错时，相互作用力的计算可利用Peach-Koehler公式计算（参考相关书籍），也可以将混合位错进行螺型刃型分解再求解。
B、关于位错交截的情况我们可归纳为：（1）位错交截后产生“扭折”或“割阶”。
（2）带有“扭折”或“割阶”的位错。
其柏氏矢量与携带它们的位错相同。
（3）“扭折”可以是刃型、亦可是“螺型”，可随位错线一道运动，几乎不产生阻力，且它可因位错线张力而消失。
（4）“割阶”都是刃型位错，有滑移割阶和攀移割阶，割阶不会因位错线张力而消失。
}我们可以大致理解位错间的相互作用。
而综合来说众多位错之间既有吸引又有排斥，在某些位错段上互相吸引，而另一些位错段间又相互排斥，交互作用的结果都使体系处于较低的能量状态，或者说位错处于低能的排列状态。
这就是我对该课题的理解。
下面我谈一下我对其他几个课题的理解。
首先先谈一下关于螺型与刃型位错的判定:首先他们都是线缺陷的一种。
而他们存在不同：（1）刃型位错具有一个额外的半原子面，而螺型位错无；（2）刃型位错必须与滑移方向垂直，也垂直与滑移矢量；而螺型位错线与滑移矢量平行，且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直。
（3）刃型位错的滑移线不一定是直线，可以是折线或曲线；而螺位错的滑移线一定是直线。
（4）刃位错的滑移面只有一个，其不能在其他面上进行滑移；而螺位错的滑移面不是唯一的。
（5）刃位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变；而螺位错只有切应变而无正应变。
材料科学基础期末复习剖析
第六章空位与位错一、名词解释空位平衡浓度，位错，柏氏回路，P-N力，扩展位错，堆垛层错，弗兰克-瑞德位错源，奥罗万机制，科垂耳气团，面角位错，铃木气团，多边形化空位平衡浓度：金属晶体中，空位是热力学稳定的晶体缺陷，在一定的空位下对应一定的空位浓度，通常用金属晶体中空位总数与结点总数的比值来表示。
位错：晶体中的一种原子排列不规则的缺陷，它在某一个方向上的尺寸很大，另两个方向上尺寸很小。
柏氏回路：确定柏氏族矢量的过程中围绕位错线作的一个闭合回路，回路的每一步均移动一个原子间距，使起点与终点重合。
P-N力：周期点阵中移动单个位错时，克服位错移动阻力所需的临界切应力扩展位错：两个不全位错之间夹有层错的位错组态堆垛层错：密排晶体结构中整层密排面上原子发生滑移错排而形成的一种晶体缺陷。
弗兰克-瑞德位错源：两个结点被钉扎的位错线段在外力的作用下不断弯曲弓出后，互相邻近的位错线抵消后产生新位错，原被钉扎错位线段恢复到原状，不断重复产生新位错的，这个不断产生新位错、被钉扎的位错线即为弗兰克-瑞德位错源。
Orowan机制：合金相中与基体非共格的较硬第二相粒子与位错线作用时不变形，位错绕过粒子，在粒子周围留下一个位错环使材料得到强化的机制。
科垂尔气团：围绕刃型位错形成的溶质原子聚集物，通常阻碍位错运动，产生固溶强化效果。
铃木气团：溶质原子在层错区偏聚，由于形成化学交互作用使金属强度升高。
面角位错：在fcc晶体中形成于两个{111}面的夹角上，由三个不全位错和两个层错构成的不能运动的位错组态。
多边形化：连续弯曲的单晶体中由于在加热中通过位错的滑移和攀移运动，形成规律的位错壁，成为小角度倾斜晶界，单晶体因而变成多边形的过程。
二、问答1 fcc晶体中，层错能的高低对层错的形成、扩展位错的宽度和扩展位错运动有何影响？层错能对金属材料冷、热加工行为的影响如何？解答：层错能高，难于形成层错和扩展位错，形成的扩展位错宽度窄，易于发生束集，容易发生交滑移，冷变形中线性硬化阶段短，甚至被掩盖，而抛物线硬化阶段开始早，热变形中主要发生动态恢复软化；层错能低则反之，易于形成层错和扩展位错，形成的扩展位错宽度较宽，难于发生束集和交滑移，冷变形中线性硬化阶段明显，热变形中主要发生动态再结晶软化。
空位与位错习题讲解
• 某面心立方晶体可动滑移系为（11-1）[-110]，点阵常数a=0.2nm. 1.指出引起滑移的单位位错柏氏矢量 2.滑移由刃型位错引起，指出滑移线方向 3.滑移由螺型位错引起，指出滑移线方向 4.上述情况下滑移时位错线滑移方向 5.假定该滑移系上作用0.7MPa的切应力，计算单位刃型位错和螺型位错
• 解答
• 1. 弯折：被b= a [010]刃位错交割，则 交截部分位错沿[010]方向有一段位移 （位错线段），此位错线段柏氏矢量 仍为b= a [001]，故决定的新的滑移面 为（100），故为扭折。
• 2. 同理，被a [100]的螺位错交割，则 沿[100] 方向形成一段位错线段，此位 错线段柏氏矢量仍为b= a [001]，由 [100]与[001] 决定的滑移面为（010），故为割阶
(111)
[1-10] (11-1)
新位错柏氏矢量方向 [110 ]与两个滑移面 （111）（11-1）的交 线[1-10]垂直，为刃型
位错，新位错滑移面 为[110 ]与 [1-10]决定 的平面，即（001） 面，不能滑移
[110]
23
[11-2]/6 [112]/6
(111)
新位错的组态性质：
新位错柏氏矢量为
a[110 ]/3 ，而两个位
错反应后位错线只能
是两个滑移面（111）
与（11-1）的交线，
[1-10]
即[1-10]， 即：位错线与柏氏矢
量垂直，故为刃型位
(11-1)
错，其滑移面为[110 ] 与 [1-10]决定的平面，
即（001）面，也不是
fcc中的惯常滑移面， [110] 故不能滑移。
a [100]
a [010]
位错基本理论
m 为晶体滑移的理论临界分切应力（理论切变强度）。 当 m 后，理想完整晶体就开始发生滑移变形了。
与晶体的实际强度相比，G/2π显得太大了， 一般金属:Ｇ≈104～105 MPa，τm≈103～104 MPa， 但一般纯金属单晶体实际切变强度只有1～10 MPa 。 实验测得的实际强度比理论强度低了至少 3 个数量级。
刃形位错平面示意图 正刃型位错－⊥ 负刃型位错－ㄒ
刃形位错立体示意图
2）刃位错线不一定是直线，也可是折线或曲线或环。但必 与滑移方向相垂直，也垂直于滑移矢量b。
3）刃型位错位错线EF与滑移矢量b垂直，滑移面是位错线 EF和滑移矢量b 所构成唯一平面。位错在其他面上不能滑移。
4）刃位错存在晶体中，使其周围点阵发生弹性畸变，既有 切应变，又有正应变。
的研究。发现：塑性变形的主要方式是滑移，即在切应力作 用下，晶体相邻部分彼此产生相对滑动。
晶体滑移： 总沿一定的滑移面(密排面)和其上的
一个滑移方向进行，且只有当切应力 达到一定临界值时，滑移才开始。
此切应力被称为临界分切应力，即晶 体的切变强度。
1926年，弗兰克（ Frankel）从刚体滑移模型出发，推算晶体的 理论强度。
设温度 T 和压强 P 条件下，从 N 个原子组成的完整晶体中 取走 n 个原子，即生成 n 个空位。
定义晶体中空位缺陷的平衡浓度为：
Cv n N
e e C
kUT
U RT
U －为空位的生成能，K－玻尔兹曼常数。
空位和间隙原子的平衡浓度：随温度的升高而急剧增加， 呈指数关系。
非平衡点缺陷： 在点缺陷平衡浓度下，晶体自由能最低，也最稳定。 但在有些情况下，晶体中点缺陷浓度可高于平衡浓度，此点
设滑移面上沿滑移方向的外加剪切应力为τ，滑移面上部晶
位错规律总结
位错规律总结位错是晶体中原子或离子的位置偏离其理想的坐标位置，可以导致晶体的畸变和性质的变化。
位错规律是研究位错形成和运动的基本原理和关系的科学，对于理解晶体缺陷行为、晶体生长、相变及其它相关现象具有重要意义。
下文将详细介绍位错规律及其总结。
1.位错分类根据晶体中原子位移方向和位移面的不同，位错可以分为线位错、面位错和体位错。
线位错是晶体中一维的位错，描述了某一面或平行于某一方向面的原子位置发生偏移。
常见的线位错有边位错和螺旋位错。
面位错是晶体中二维的位错，描述了某一层面或平行于某一层面的原子位置发生偏移。
常见的面位错包括错配位错、平移位错和层错。
体位错是晶体中三维的位错，描述了晶体中原子整体发生平移的情况。
体位错可以看作是线位错或面位错的堆叠。
2.位错的形成和移动位错的形成通常由外界应力或温度变化引起。
当晶体中的原子或离子受到应力作用时，原子可能发生位移以消除或缓解应力。
这种位移会导致新的晶体结构缺陷形成，即位错的形成。
位错的移动可以通过原子的滑移或旋转来实现。
滑移是指位错沿晶体晶面发生平行位移，而旋转则是指位错沿某一方向发生转动。
位错的移动过程中，原子之间发生相互切变、滑动和扩散，从而引起位错的传播和畸变。
3.位错的影响位错对晶体的性质和行为具有重要影响。
首先，位错会引起晶体的畸变。
位错形成后，晶体中的原子排列发生变化，导致晶体形状和结构的变化。
这种畸变可以通过适当的外界条件下进行修正，如加热退火或应力释放。
其次，位错会影响晶体的力学性能。
位错会引起晶体中应力场的存在，导致力学性能如强度、韧性、硬度等发生变化。
一些金属的加工硬化、回复等性质变化都与位错的运动和积累有关。
此外，位错还会影响晶体的电学和输运性能。
位错附近的原子排列不规则，会导致晶体中电荷的扩散障碍、介质常数的变化和电导率的变化，从而影响晶体的电学性质和输运行为。
4.位错和晶体缺陷位错是晶体中最常见的缺陷之一。
晶体中的其他缺陷如点缺陷、面缺陷等也与位错有密切关系。
5-位错运动
1 b
化学交互作用对强度的贡献比弹性交互作用小，但弹性交互作 用随温度上升而减小，而铃木效应不大随温度变化，故在高温时 它显得比较重要。
位错攀移 攀移是由扩散过程所控制的。位错线放在x3轴，x1-x2面是滑移面， 在存在外力场11和不平衡空位浓度时，位错在攀移方向（x2轴方 向）的受力为
铃木气团对位错产生拖曳作用
当把具有铃木气团的扩展位错拉出脱离气团时,引起的吉布斯自 由能变化G为
ΔG h
d 0 [(G f G h ) c0 (G f G h ) c1 ]
这能量变化必须由外力作功来补偿。若使位错滑移的外切应力为 ，单位长度位错的滑移力为b，扩展位错移动d0后就摆脱气团， 故外力作功为bd0，这功应和自由能变化相等：
b
h
[(G f G h ) c0 (G f G h ) c1 ]
按理想溶液计算c0和c1浓度下的自由能，代入上式，得
hH c0 (c0 1)[1 exp( H / kT )] b 1 c0 c0 exp( H / kT )
这就是铃木气团对扩展位错运动附加的切应力。如果试样是从高 温快冷下来，溶质原子来不及从新分布，则在层错中的溶质原子 浓度应为高温时的平衡浓度，这样，上式的温度应采用高温的温 度而不是形变温度。 事实上，从右图可看出，能量的变 化是没有溶质原子偏聚时浓度为x0的层 错能2和有溶质原子偏聚时浓度为x1的 层错能1之差，即又可表达为
c
17 x0 b
与前面的粗略计算比较，前者是相同后者也是同一数量级。低速 度下的滑动，位错滑动要求的分切应力c与各参数的关系也大体 相同。 Snoek气团的拖曳作用 用上面粗略的方法来估计。定义Snoek气团的有效半径re=/kT，设 气团内每个溶质原子对位错的平均作用力等于处在re/2处的溶质原 子的作用力，即
贾马勤材料科学基础习题与思考题
兰州理工大学《材料科学基础教程》复习题与思考题一、选择与填空1-1下列组织中的哪一个可能不是亚稳态，即平衡态组织？a)马氏体+残余奥氏体b)上贝氏体c)铁素体+珠光体d)奥氏体+贝氏体1-2下列组织中的哪一个可能不是亚稳态？a) 铁碳合金中的马氏体b) 铁碳合金中的珠光体+铁素体c) 铝铜合金中的α+GPZ d) 铁碳合金中的奥氏体+贝氏体1-3单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析：a)若冷却速度越大，则成分偏析的倾向越大；b)若过冷度越大，则成分偏析的倾向越大；c)若两组元熔点相差越大，则成分偏析的倾向越小；d)若固相线和液相线距离越近，则成分偏析的倾向越小。
1-13两根具有反向柏氏矢量的刃型位错在一个原子面间隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处。
a) 相互抵消b) 形成一排间隙原子c) 形成一排空位1-15位错运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体做相对滑动的方向。
a) 随位错线运动方向而改变b) 始终是柏氏矢量方向c) 始终是外力方向1-16位错线张力是以单位长度位错线能量来表示，则一定长度位错的线张力具有量纲。
a) 长度的b) 力的c) 能量的1-17位错线上的割阶一般通过形成。
a) 位错的交割b) 共格界面c) 小角度晶界1-7位错上的割阶一般通过形成。
a) 孪生b) 位错的交滑移c) 位错的交割1-23刃形位错的割阶部分。
a) 为刃形位错b) 为螺形位错c) 为混合位错1-24面心立方晶体中Frank不全位错最通常的运动方式是。
a) 沿{111}面滑移b) 沿垂直于{111}的面滑移c) 沿{111}面攀移1-25位错塞积群的一个重要效应是在它的前端引起。
a）应力偏转b)应力松弛c)应力集中1-26面心立方晶体中关于Shcockley分位错的话，正确的是。
a) Shcockley分位错可以是刃型、螺型或混合型;b) 刃型Shcockley分位错能滑移和攀移;c) 螺型Shcockley分位错能交滑移。
材料科学基础重点总结 2 空位与位错
第2章晶体缺陷晶体缺陷实际晶体中某些局部区域，原子排列是紊乱、不规则的，这些原子排列规则性受到严重破坏的区域统称为“晶体缺陷”。
晶体缺陷分类：1)点缺陷：如空位、间隙原子和置换原子等。
2)线缺陷：主要是位错。
3)面缺陷：如晶界、相界、层错和表面等。
2.1 点缺陷空位——晶体中某结点上的原子空缺了，则称为空位。
点缺陷的形成：肖特基空位：脱位原子迁移到晶体表面或者内表面的正常结点位置，从而使晶体内部留下空位，这样的空位称为肖特基(Schottky)空位。
（内部原子迁移到表面）肖特基(Schottky)空位弗仑克耳(Frenkel)空位弗仑克耳空位：脱位原子挤入点阵空隙，从而在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子，称为弗仑克耳(Frenkel)空位。
（由正常位置迁移到间隙）外来原子：外来原子也可视为晶体的点缺陷，导致周围晶格的畸变。
外来原子挤入晶格间隙（间隙原子），或置换晶格中的某些结点（置换原子）。
空位的热力学分析：空位是由原子的热运动产生的，晶体中的原子以其平衡位置为中心不停地振动。
对于某单个原子而言，其振动能量也是瞬息万变的，在某瞬间原子的能量高到足以克服周围原子的束缚，离开其平衡位置从而形成空位。
空位是热力学稳定的缺陷点缺陷的平衡浓度系统自由能F=U- TS (U为内能，S为总熵值，T为绝对温度)平衡机理：实际上为两个矛盾因素的平衡a 点缺陷导致弹性畸变使晶体内能U增加，使自由能增加，降低热力学稳定性b 使晶体中原子排列混乱度增加，熵S增加，使自由能降低，增加降低热力学稳定性熵的变化包括两部分：①空位改变它周围原子的振动引起振动熵，Sf。
②空位在晶体点阵中的存在使体系的排列方式大大增加，出现许多不同的几何组态，使组态熵Sc增加。
空位浓度，是指晶体中空位总数和结点总数(原子总数)的比值。
随晶体中空位数目n的增多，自由能先逐渐降低，然后又逐渐增高，这样体系中在一定温度下存在一个平衡空位浓度，在平衡浓度下，体系的自由能最低。
空位与位错习题讲解
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习题
• 金属材料的强化方式有哪些？
– 解答：金属材料的塑性变形通过位错运动实现， 故强化途径有两条： – 1.减少位错，小于10－2 cm－2，接近于完整晶 体，如晶须。 – 2.增加位错，阻止位错运动并抑制位错增殖 – 强化手段有多种形式：冷加工变形强化，细 晶强化，固溶强化，有序强化，第二相强化 （弥散或沉淀强化，切过与绕过机制），复合 材料强化
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习题 1．解释下列名词：滑移，滑移系，孪生，屈服，应变时效， 加工硬化，织构 2．已知体心立方的滑移方向为<111>，在一定的条件下滑移 面是{112}，这时体心立方晶体的滑移系数目是多少？ 解答：{112}滑移面有12组，每个{112} 包含一个<112>晶向， 故为12个 3．如果沿fcc晶体的[110]方向拉伸，写出可能启动的滑移系； 4．写出fcc金属在室温下所有可能的滑移系；
[1-10] (11-1) [112]/6
[110]
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(111) [11-2]/6
[112]/6
新位错的组态性质： 新位错柏氏矢量为 a[110 ]/3 ，而两个位 错反应后位错线只能 是两个滑移面（111） 与（11-1）的交线， 即[1-10]， [1-10] 即：位错线与柏氏矢 量垂直，故为刃型位 错，其滑移面为[110 ] (11-1) 与 [1-10]决定的平面， 即（001）面，也不是 fcc中的惯常滑移面， [110] 故不能滑移。
他部位为混合位错 各段位错线所受的力：τ1 ＝τb，方向垂直位错线
在τ的作用下，位错环扩展
刃型
在τ的作用下，若使此位 错环在晶体中稳定不动，则τ ＝Gb/2R，其最小半径应为R ＝Gb/2τ
螺型
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材料性能学第5章
图5-9 F-R再生核模型
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a—交变应力为零，循环开 始时，裂纹处于闭合状态。 b—随拉应力增加，裂纹前 端因解理断裂向前扩展。 c—在切应力作用下，沿 45°方向在很窄范围内产生 局部塑性变形。 d—发生塑性钝化，裂纹停 止扩展。 e—应力为零或进入压应力 周期，裂纹闭合，其尖端重 图5-10 脆性疲劳条带形成过程示意图 新变得尖锐，但裂纹已经向 前扩展了一个条带的距离。
以提高疲劳抗力。 ▶ 晶界开裂产生裂纹
晶界弱化、粗化等也会使晶界开裂。强化、净化、 细化晶界，可提高材料的疲劳抗力。 ▶ 材料内部的缺陷(如气孔、夹杂、分层、各向异 性、相变或晶粒不均匀等)，都会因局部的应力集 中而引发裂纹。
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疲劳裂纹扩展的方式和机理 ▶ 疲劳裂纹扩展，按扩展方向可分为两个阶段
常将0.05~0.10mm的裂纹定义为疲劳裂纹核， 由此来确定疲劳裂纹的萌生期。
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疲劳裂纹一般都萌生于零件的表面，可能有三 个位置： 对纯金属或单相合金，尤其是单晶体，裂纹多 萌生在表面滑移带处，即所谓驻留滑移带的地方。 当经受较高的应力/应变幅时，裂纹萌生在晶 界处，特别是在高温下更为常见。 对一般的工业合金，裂纹多萌生在夹杂物或第 二相与基体的界面上。
在电子显微镜下可显示出疲劳条带。疲劳带是每次循环 加载时形成的。
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图5-7 疲劳条带 (a)韧性条带×1000 (b)脆性条带×600
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► 裂纹扩展的塑性钝化模型(L-S模型)
a—交变应力为零，循环开始时， 裂纹处于闭合状态。 b—拉应力增加，裂纹张开，且 顶端沿最大切应力方向产生滑移。 c—拉应力达到最大时，滑移区 扩大，裂纹顶端变为半圆形，并 停止扩展。裂纹顶端由于塑性变 形产生塑性钝化，应力集中减少。 d—应力反向，滑移方向改变， 裂纹表面被压拢，裂纹顶端弯折 成一对耳状切口。 e—压应力最大值时，裂纹完全 图5-8 韧性疲劳条带形成过程示意图 闭合，并恢复到开始状态。
材料科学基础课程习题
材料科学基础课程习题第⼀章原⼦排列与晶体结构1. fcc 结构的密排⽅向是，密排⾯是，密排⾯的堆垛顺序是，致密度为，配位数是 ,晶胞中原⼦数为，把原⼦视为刚性球时，原⼦的半径r 与点阵常数a 的关系是；bcc 结构的密排⽅向是，密排⾯是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原⼦数为，原⼦的半径r 与点阵常数a 的关系是；hcp 结构的密排⽅向是，密排⾯是，密排⾯的堆垛顺序是，致密度为，配位数是 ,，晶胞中原⼦数为，原⼦的半径r 与点阵常数a 的关系是。
2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原⼦体积是，每个晶胞中⼋⾯体间隙数为，四⾯体间隙数为。
3. 纯铁冷却时在912ε发⽣同素异晶转变是从结构转变为结构，配位数，致密度降低，晶体体积，原⼦半径发⽣。
4. 在⾯⼼⽴⽅晶胞中画出晶⾯和晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平⾯上的⽅向。
在hcp 晶胞的（0001）⾯上标出晶⾯和晶向。
5. 求和两晶向所决定的晶⾯。
6 在铅的（100）平⾯上，1mm 2有多少原⼦？已知铅为fcc ⾯⼼⽴⽅结构，其原⼦半径R=0.175×10-6mm 。
第⼆章合⾦相结构⼀、填空1）随着溶质浓度的增⼤，单相固溶体合⾦的强度，塑性，导电性，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数。
2）影响置换固溶体溶解度⼤⼩的主要因素是（1）；（2）；（3）；（4）和环境因素。
3）置换式固溶体的不均匀性主要表现为和。
4）按照溶质原⼦进⼊溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为和。
5）⽆序固溶体转变为有序固溶体时，合⾦性能变化的⼀般规律是强度和硬度，塑性，导电性。
6）间隙固溶体是，间隙化合物是。
⼆、问答1、分析氢，氮，碳，硼在α-Fe 和γ-Fe 中形成固溶体的类型，进⼊点阵中的位置和固溶度⼤⼩。
已知元素的原⼦半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼：0.091nm ，α-Fe ：0.124nm ，γ-Fe ：0.126nm 。
位错习题
1.一个位错环能否各部分都是螺位错?能否各部分都是刃位错?为什么?2.拉伸试验的应变速度一般是1～10-6s -1，设能动的位错密度108cm -2，计算位错的平均速度。
b=0.3nm 。
3. 为什么刃位错不能交滑移，螺位错不能攀移。
4.为什么空位是热力学稳定缺陷，而位错是非热力学稳定缺陷。
5.请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，在晶胞图上做出矢量图。
（1） （2）6.对工业纯铝、Al-5％Cu 合金、Al-5％Al 2O 3复合材料可能的强化机制分别有哪些。
7.简单立方晶体(100)面有1 个b =[ 0 -1 0 ]的刃位错(a)在(001)面有1 个b =[010]的刃位错和它相截，相截后2个位错产生扭折还是割阶？ (b)在(001)面有1 个b =[100]的螺位错和它相截，相截后2个位错产生扭折还是割阶？8.简单立方晶体(100)面有一个b =[001]的螺位错。
(a)在(001)面有1 个b =[010]的刃位错和它相截，相截后2个位错产生扭折还是割阶？ (b)在(001)面有一个b =[100]的螺位错和它相截，相截后2个位错产生扭折还是割阶？9.下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2 个同号刃位错AB 和CD ，距离为x ，他们作F-R 源开动。
(a)画出这2 个F-R 源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？ (b)若2 位错是异号位错时，情况又会怎样？10. 在铝单晶体中（fcc 结构）， 位错反应]101[2a →]112[6a +]121[6a 能否进行？写出反应后扩展位错宽度的表达式和式中各符号的含义；若反应前的]101[2a 是刃位错，则反应后的扩展位错能进行何种运动？能在哪个晶面上进行运动？若反应前的]101[2a 是螺位错，则反应后的扩展位错能进行何种运动？。
5-12 空位与位错
小置换原子
大置换原子
7
外来原子
外来原子也可视为晶体的点缺陷，导致周围晶格的畸变 外来原子挤入晶格间隙，或置换晶格中的某些结点
外来原子挤入晶格间隙或置换晶格中的结点
8
肖脱基空位和弗兰克耳缺陷
肖脱基（Schottky）空位
脱位原子进入其他空位或者迁 移至晶界或表面
弗兰克耳（Frenkel）缺陷
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空位浓度
ne u Ce A exp N RT
1）晶体中空位在热力学上是稳定的，一定 温度T对应一平衡浓度C 2）C与T呈指数关系，温度升高，空位浓度 增大
3）空位形成能u大，空位浓度小
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一些常见金属的空位形成能(u)
金属 W u/ev 2.20 金属 Cu u/ev 1.15 金属 Al u/ev 0.76
给定温度下，晶体中存在一平衡的空位 浓度，下述几种条件下，产生过饱和空位 1）高温淬火把空位保留到室温 2）塑性变形 3）高能粒子辐射 4）形成金属间化合物
28
空位对金属性能的影响
空位迁移是许多材料加工工艺的基础
空位移动所造成的原子迁移，即晶体中原子的自 扩散就是依靠空位迁移而实现。
材料加工工艺过程以扩散作为基础，例如化学热 处理、均匀化处理、退火与正火、时效等过程无一不 与原子的扩散相联系；提高这些工艺的处理温度大幅 度提高过程的速率，正是基于空位浓度及空位迁移速 度随温度的上升呈指数上升的规律。 自扩散激活能相当于空位形成能与移动能的总和。
第2章
空位与位错
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10
空位 位错的基本类型及特征 柏氏矢量 位错的运动 位错的应变场和应力能 位错的受力 位错与晶体缺陷的交互作用 位错的萌生与增殖 实际晶体中的位错组态 位错的观测
位错考试期末考试.docx
一、解释概念（4X5=20分）1・空位：晶格屮某格点上的原子空缺了，则称为空位，这是晶体中最重要的点缺陷。
脱位原子有可能挤入格点的间隙位置，形成间隙原子。
2.刃型位错：有一多余半原子面，好象一把刀插入晶体中，使半原子面上下两部分晶体Z间产生了原子错排，称为刃型位错。
其半原子而与滑移面的交线为刃型位错线。
3.螺型位错：晶体沿某条线发生上下两部分或左右两部分错排，在位错线附近两部分原子是按螺旋形排列的，所以把这种位错称为螺型位错。
4.攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向的运动称作攀移。
通常把多余半原了•面向上运动称为正攀移，向下运动称为负攀移。
攀移可视为半原子面的伸长或缩短，可通过物质迁移即空位或原子扩散來实现。
5.割阶：一个运动的位错线特別是在受到阻碍的悄况下，冇可能通过其屮一部分线段首先进行滑移。
若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为割阶6.层错：实际晶体结构中，密扌*而的正常堆垛顺序遭到破坏和错排，称为堆垛层错，简称层错。
7.晶界：属于同一固相但位向不同的晶粒Z间的界面称为晶界。
&扭折：一个运动的位错线特别是在受到阻碍的情况下，有可能通过其屮-•部分线段首先进行滑移。
若rh此形成的illi折在位错的滑移面上时，称为扭折。
9.柏氏矢量：用來表征位错特征，揭示位错本质的物理量。
莫人小表示位错的强度，方向及与位错线的关系表示位错的正负及类型。
10.扩展位错：通常把一个全位错分解成两个不全位错，屮间夹着一个堆垛层错的位错组态称为扩展位错。
二、填空（1X12=12 分）1.螺位错的滑移矢量与位错线（平行），凡是包含位错线的平面都可以作为它的滑移面。
但实际上，滑移通常是在那些原子（密排）而上进行。
2.两柏氏矢量相互垂直的刃型与螺型位错相交，会在刃型位错上形成（割阶），在螺型位错上形成（扭折）。
柏氏矢量的大小，即位错强度。
同一晶体中，柏氏矢量愈人，表明该位错导致的点阵畸变（愈大），它所处的能量也（愈强）。
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空位浓度求解方法2
根据热力学，在等温等压条件下，晶体中空位形 成后亥姆霍兹自由能（ΔA）可以写成： ΔA=ΔU-T•ΔS (1) 形成空位带来晶格畸变，引起内能U增加，ΔU为 正值。设一个空位带来的内能增加值为u（形成一 个空位所需要的能量，即空位形成能），所以内 能项增量ΔU应为： ΔU =n•u (2) 其中n为空位的数量
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晶体中的纯刃型位错环
刃型位错不一定是直线，可以是折线或曲线，EFGH 就是一个位错环，这个位错环是由于晶体中多了一片 EFGH的原子层所造成的。这种位错环多是由于空位集 团崩塌而形成的。
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几种不规则的刃型位错
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刃型位错特征
（1）刃型位错是由一个多余半原子平面所形成的线 缺陷，位错宽度，2~5个原子间距，位错是一管道。
第2章
空位与位错
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10
空位 位错的基本类型及特征 柏氏矢量 位错的运动 位错的应变场和应力能 位错的受力 位错与晶体缺陷的交互作用 位错的萌生与增殖 实际晶体中的位错组态 位错的观测
1.刃型位错 2.螺型位错 3.混合位错
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刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出
半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多 余原子面的边缘就是刃型位错。
半原子面在滑移面以上的称正位错，用“ ┴ ”表示。
半原子面在滑移面以下的称负位错，用“ ┬ ”表示。
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刃型位错线周围的弹性畸变
(105-108/cm2) (1011-1012/cm2)
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电子显微镜下的位错
透射电镜下钛合金中的位错线(黑线)
高分辨率电镜下的刃位错 （白点为原子）
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晶体缺陷
实际晶体中某些局部区域，
原子排列是紊乱、不规则
的，这些原子排列规则性 受到严重破坏的区域统称 为“晶体缺陷”(晶格的不 完整部位)。
晶体缺陷的状态易受外界
的影响，其数量及分布对
材料的行为有十分重要的
作用。
2
晶体缺陷分类
根据缺陷在空间的几何尺寸分类： 1）点缺陷： 如空位、间隙原子 和异类原子等 2）线缺陷 ：主要是位错。 3）面缺陷 ：如晶界、相界、层 错和表面等
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空位浓度求解方法1
温度T时，含有N个结点的晶体中形成n个空位： 亥姆霍兹自由能ΔA=n· ΔU-T•ΔS（内能项增量ΔU） 熵值增加ΔS =ΔSc+n•ΔSv，简称熵增 可能的原子排列方式Wc=N！/[(N-n)！•n ！] 利用玻尔兹曼关系，Sc=k•lnWc Stirring公式：lnN！＝N•lnN－N Sc=k•[N•lnN-(N-n)•ln(N-n)-n•lnn] C＝n/N＝exp（ΔSv/k）• exp[－ΔEv/(k•T）] =A•exp[－ΔEv/(k•T） 式中，A=exp(ΔSv/k)，由振动熵决定，约为1-10
10
2.1 空位
空 位 置换 固溶 原子
自填 隙原 子
填隙 固溶 原子
空位和间隙原子同时出现、同时存在
11
空位的热力学分析
晶体中的原子在热运动时，以其平衡位置 为中心不停地振动； 在某瞬间原子的能量高到足以克服周围原 子的束缚，离开其平衡位置从而形成空位。
——点缺陷是热力学稳定的缺陷
12
空位的热力学分析
刃型位错线周围的原子不同程度地偏离了平衡位置， 致使周围点阵发生了弹性畸变。 ┴——晶面上部原子显得拥挤，受到压应力，而晶面 下部原子显得稀疏，受到拉应力。
位错周围点阵畸变是对称的，位错中心受到的畸变度最大， 离中心距离越远，畸变程度越小。 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，其值约为2~5个原子间距。 位错线长度有数百个到数万个原子间距，与位错长度相比， 位错宽度显得非常小，所以把位错看作是线缺陷。
40
位错密度：单位体积内所包
含的位错线总长度。
= S/V(cm/cm3或
1/cm2)
金属的位错密度为
104~1012/cm2
位错对性能的影响：金属的塑性 变形主要由位错运动引起，因此 阻碍位错运动是强化金属的主要 途径。 减少或增加位错密度都可以提高 金属的强度。
金属晶须
退火态 加工硬化态
31
② 线缺陷—晶体中的位错
位错：晶格中一部分晶体相
对于另一部分晶体发生局部
滑移，滑移面上滑移区与未 滑移区的交界线称作位错。分刃型位错和螺型位错。
刃型位错
螺型位错 32
刃型位错和
螺型位错
刃 位 错 的 形 成
33
2.2
位错的基本类型及特征
工程材料的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 ：
36
位错形成
晶体形成（凝固或冷却）、塑性变形过程
力（F）作用在晶体的右上角，促使右上角的上半部晶体沿着滑移面向 左作局部移动，使原子列移动了一个原子间距，其滑移量用矢量表示，从而 形成一个刃型位错。 从滑移角度来看，位错可定义为晶体中已滑移区域和未滑移区域的边界。 作为滑移区的边界，不可能中断于晶体内部，位错或者中止于表面，或 者中止于晶界和相界，或者与其它位错线相交，或者自行在晶体内形成一个 封闭环。
原子挤入结点空隙，形成间隙 原子，原来的结点位置产生一个 空位 空位和间隙原子对
9
材料中的点缺陷
点缺陷破坏了
原子的平衡状
态，使晶格发 生扭曲，称晶
格畸变。从而
使强度、硬度 提高，塑性、
韧性下降。
1－大的置换原子；2－肖脱基空位；3 －异类间隙原子；4－复合空位； 5－弗兰克耳空位；6－小的间隙原子
23
空位的迁移
24Байду номын сангаас
空位迁移
原子作热振动，一定温度下原子热振动能量 一定，呈统计分布，在瞬间一些能量大的原子 克服周围原子对它的束缚，迁移至别处，形成 空位。
空位形成引起点阵 畸变，亦会割断键力， 故空位形成需能量，空 位形成能（ΔEV）为形 成一个空位所需能量。
空位的迁移
25
迁移能的估算
测定淬火试样在不同温度加热时电阻率下降速度变 化情况： 先将淬火试样分别测定其电阻值； 然后将试样分成两组，分别加热至T1及T2温度，并保 持不同的加热时间t1和t2； 若加热温度和时间相互对应，并保证两组试样电阻值 相同，从而可求得空位迁移能Em ln(t2/t1)=Em ·[(1/T2)-(1/T1)]/R (4)
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空位浓度求解方法2
熵值增加ΔS（简称熵增） 随空位数量的变化是非线 性的，熵增先随晶体中空 位的增加而快速增加，继 续增加空位使熵增变化逐 渐变缓。ΔU和ΔS这两项 相反作用的结果使自由能 变化ΔA的走向如图所示：
自由能随点缺陷数量的变化
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空位浓度求解方法2
先随晶体中空位数目n的增多，自由能逐渐 降低，然后又逐渐增高，这样体系中在一 定温度下存在着一个平衡空位浓度，在该 浓度下，体系的自由能最低。也就是说， 由热振动产生的空位属于热力学平衡缺陷， 晶体中存在一些空位时自由能是降低的， 相反，如果没有这些空位，自由能反而升 高。
空位处于不断地产生和消失过程中 空位的数量通常用“空位浓度”衡量
空位浓度指晶体中空位总数和结点总数的比值
根据统计热力学原理，空位浓度主要取决于温度
在一定温度下，晶体中有一定平衡数量的空位和间隙原子
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空位的热力学分析
空位——一方面由于弹性畸变使晶体内能增加； 另一方面又使晶体中混乱度增加，熵增加，使 自由能降低。熵的变化包括两部分： ① 改变其周围原子的振动引起振动熵，Sv ② 使体系的排列方式大大增加，出现许多不同的 几何组态，使排列熵Sc增加
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空位浓度
ne u Ce A exp N RT
1）晶体中空位在热力学上是稳定的，一定 温度T对应一平衡浓度C 2）C与T呈指数关系，温度升高，空位浓度 增大
3）空位形成能u大，空位浓度小
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一些常见金属的空位形成能(u)
金属 W u/ev 2.20 金属 Cu u/ev 1.15 金属 Al u/ev 0.76
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空位对金属性能的影响
造成金属物理性能与力学性能的变化： 1．空位引起点阵畸变，破坏了原子排列的规律性， 使电子在传导时的散射增加，增加电阻。 2. 引起体积膨胀，密度下降。 可利用电阻或密度的变化，测量晶体中的空位浓度 3．过饱和空位与其它晶体缺陷发生交互作用，使材 料强度提高，同时引起显著的脆性。 4．空位的存在及其运动是晶体发生高温蠕变的重要 原因之一。
10-5.7
22
空位的迁移
空位在晶体中并非静止不动，空位在 晶体中的分布是一个动态平衡，它可借助 热激活而作无规则的运动，不断地与周围 原子交换位置。空位的迁移，实质上是其 周围原子的逆向运动。 当原子获得一定能量后，就会越过 “势垒”发生迁移。这个势垒，即空位移 动所必需的能量，就是空位迁移能Em。
（2）位错滑移矢量b垂直于位错线，位错线和滑移矢 量构成滑移的唯一平面即滑移面。
（3）刃位错不一定是直线，形状可以是直线，折线 和曲线，位错环 （4）晶体中产生刃型位错时，其周围点阵产生弹性 畸变，既有正应变，又有切应变，使晶体处于受力状 态，就正刃型位错而言，滑移面上方原子受到压应力， 下方原子受到拉应力；负刃型位错则刚好相反。
小置换原子
大置换原子
7
外来原子
外来原子也可视为晶体的点缺陷，导致周围晶格的畸变 外来原子挤入晶格间隙，或置换晶格中的某些结点