第一章 工程材料中的原子排列
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模型：位错线//滑移面┻半原子 面（位错线┻晶体滑移方向，位 错线┻位错运动方向，晶体滑移 方向//位错运动方向。） 分类：正刃型位错（┻）；负刃 型位错（┳）。
刃型位错的产生原因：刃型位 错线与滑移方向垂直。位错线 实际上是晶体中已滑移区 （ABEF部分）与未滑移区 （EFCD部分）在滑移面（ABCD） 上的“交线”。它不可能是一 条几何上的“线”，因为“交 线”处原子的相对位移不可能 从1个原子间隙突变为零，故是 一个过渡区。
4) 将这些倒数化成3个互质的整数h，k，l。（化整数）
5）晶面指数可写成（hkl）。（加括号）
注意：
1)每一个晶面指数(或晶向指数)泛指晶格中一系列 与之相平行的一组晶面（或晶向）。
2)立方晶系中，凡是指数相同的晶面与晶向是相互 垂直的。
3)原子排列情况相同但空间位向不同的晶面（或晶 向）统称为一个晶面（或晶向）族。
晶体和非晶体在一定的情况下可以转 晶体从液态快速冷却下来就可以得到非晶态；非晶
体缓慢冷却下来可以得到晶体。
2 空间点阵与晶体结构
1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的 三维阵列。
特征：原子的理想排列；
阵点－空间点阵中的点。它是纯粹的几何点，各点周 围环境相同。
晶格－描述晶体中原子排列规律的空间格架。
原子堆垛模型空间点阵晶格晶胞 晶胞－空间点阵中反映晶格特征的最小的几何单元。 通常是在晶格中取一个最小的平行六面体作为晶胞。 晶胞参数： 点阵常数晶胞大小 晶轴夹角晶胞形状
晶胞选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对 称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。
2) 过原点作一有向直线OP，使其平行于待标定的晶 向AB。（平移线）
3) 在 直 线 OP 上 选 取 离 原 点 最 近 一 个 结 点 的 坐 标 （x,y,z）.（求投影）
4) 将上述坐标的比化为简单整数比，如 x：y：z=u： v：w。加上方括号，[uvw]即为AB晶向的晶向指数。 （化整数）
特点：u，v，t之间也有关系：t=-(u+v)。比较可靠 的标注指数方法是解析法，即用三轴坐标系先求出待 标晶向的3个指数U，V，W，再用下列三轴与四轴坐标 系晶向指数的关系
u=1/3(2U-V) v=(2V-U) t=-(u+v) w=W
5.晶面间距
晶面间距:一组平行晶面中，相邻两个平行晶面之间的 距离。
金属晶体：导电性、 导热性、延展性好， 熔点较高
2. 共价键
共价键的特点：具有明显的饱和性和强烈的方向性。 结合力很大
性能：共价晶体具有强度高、硬度大、脆性大、熔 点高等性质，结构也比较稳定。
3. 离子键 离子晶体的硬度高、强度大、 热膨胀系数小，但脆性大。
4. 分子键（范德瓦尔斯力） 分子晶体：熔点低，硬度低。 如高分子材料
面心正交 简单六方 简单菱方 简单四方 体心四方 简单立方
4 晶向指数与晶面指数
晶向：空间点阵中各阵点列的方向。（穿过两个结点 的任意直线）
晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。
国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。称为晶面指数 和晶向指数。
1) 晶向指数
按以下几个步骤确定：
1) 以晶胞的某一阵点为原点 ，三条棱边为坐标轴 （x,y,z），并以晶胞棱边的长度作为轴的单位长度 （a,b,c）.（建坐标）
第一章 工程材料中的原子排列
第一节 原子键合
结合力:在固态下，当原子（离子或分子）聚集为晶 体时，原子（离子或分子）之间产生较强的相互作用 力，也称为结合键。 化学键：由于电子运动使原子产生聚集的结合力。 固体中的结合键可以分为、共价键和3种化学键，以 及分子键、氢键等物理键。
一 固体中的原子结合键 1.金属键
a b c ,c 1 .6,3 3 9 ， 0 1 2 . 0
a
⑶原子半径
r 1a 2
⑷晶胞所含原子数 6个原子。
⑸配位数 12。
⑹致密度 74%。
⑺具有密排六方晶格的金属：Mg、Cd、Zn、Be、 α-Ti等。
4)晶体结构中的间隙
结构间隙 正四面体正八面体 四面体扁八面体 四面体正八面体
（个数） 8
塑料 橡胶 合成纤维
树脂基复合材料 金属基复合材料
第二节 原子的规则排列
一、晶体学基础 1.晶体 晶体
原子（分子）在三维空间按一定规律作周期性排列 的固体。自然界中绝大多数固体都是晶体。
晶体与非晶体的区别 晶体具有确定的熔点，它是晶体物质的结晶状态与非
晶体状态互相转变的临界温度； 晶体具有各向异性，而非晶体具有各向同性。
主要用于制作结构、机件和工具等的固体材料称为工 程材料，它可以分为金属材料、陶瓷材料、高分子材 料和复合材料四大类。
在这四类工程材料中，金属材料应用面最广、用量最 大、承载能力最高。
金属材料
无机非金属金 属材料
工 程 材 料
高分子材料
复合材料
黑色金属材料， 有色金属材料
普通陶瓷，特殊陶瓷， 金属陶瓷
位错线长度很长，而位错宽度相形之下非常小，因此位 错被看为线缺陷，本质上位错是一条具有一定宽度的细 长的晶格畸变管道。
2）螺型位错 screw dislocation
模型：滑移面//位错线。（位错线//晶体滑移方向，位 错线┻位错运动方向，晶体滑移方向┻位错运动方向。） 分类： 左螺型位错 右螺型位错。
5.氢键 （离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如 O-H—O
氢键是一种较强的 、有方向性的范德瓦尔斯键。结合 力比离子键、共价键小。
6. 混合键。如复合材料
7.结合力比较 化学键>物理键（氢键>分子键）
一般来说，化学键最强，氢键次之，分子键最弱
二 工程材料的分类
工程材料：
主要用于制作结构、机件和工具等的固体材料
晶面间距越大, 晶面的原子密度越大。
原子线密度最大的晶向（密排晶向）其晶面间距最大。
二、晶体结构及其几何特征 1.金属中常见晶体结构 大多数金属具有比较简单的高对称性晶体结构。 最常见的只有3种，即体心立方（bcc）、面心立方 （fcc）及密排六方（hcp）。
1）体心立方晶格（bcc晶格） ⑴原子排列特征 体心立方晶格的晶胞如图所示。
3）六方晶系中的晶向、晶面指数
但是，用三指数表示六方晶系的晶面和晶向有一个很 大的缺点，即晶体学上等价的晶面和晶向不具有类似 的指数。
➢六方晶体晶面指数：用（hkil）4个数字表示。
特点：在三维空间中独立的坐标轴不会超过3个，故h， k，i中必定有一个不是独立的。存在下列关系：i=(h+k)。
➢六方晶体晶向指数：用[uvtw]4个数字表示。
1）离子键晶体陶瓷的结构
NaCl型：一个钠离子和一个氯离 子看做是一个集合体，当做一个 结点，则这种结构就属于面心立 方点阵。其配位数为6。
ZrO2型：属于CaF2型结构。Zr4+占 据着正常面心立方结构的结点位 置，而O2-处于四面体间隙中心 。
Al2O3是制作陶瓷刀具、砂轮的原 料，又称为刚玉，其晶体结构如 图1-28（d）所示。O2-处于密排六 方结构中的结点上，Al3+位于八面 体间隙。
4
12 6
12 6
（rB/rA） 0.225 0.414
0.29 0.15 0.225
间隙半径（rB）：间隙中所能容纳的最大圆球半径。
0.414
5）晶体中原子的堆垛方式
6）晶体结构的多晶型性
多晶型性:有些金属（如Fe，Mn， Ti，Co，Sn，Zr等）固态下在不 同温度或不同范围内具有不同的 晶体结构的性质。
结构晶胞：构成了晶体结构中有代表性的部分的晶 胞。 特点:空间重复堆垛，就得到晶体结构。
3.布拉菲点阵
晶系：按原子排列形式及晶格常数不同可将晶体分为 七种晶系，14种点阵（法国晶体学家A.Bravais于1848 年用数学方法证明空间点阵只能有14种）
简单三斜
简单单斜
底心单斜
简单正交
体心正交
底心正交
2）面心立方晶格（fcc晶格） ⑴原子排列特征 面心立方晶格的晶胞如图所示。 具有面心立方晶格的金属：γ-Fe、Ni、Al、Cu、Ag等
⑵晶格常数 a=b=c,α=β=γ=90°。
⑶原子半径
r
2a 4
⑷晶胞所含原子数 4个原子。
⑸配位数 12。
⑹致密度 74%。
3）密排六方晶格（hcp） ⑴原子排列特征 密排六方晶格的晶胞如图所示。 ⑵晶格常数
点缺陷的形成能。
2 点缺陷的平衡浓度
1）点缺陷是热力学平衡的缺陷－在一定温度下，晶体 中总是存在着一定数量的点缺陷（空位），这时体系 的能量最低－具有平衡点缺陷的晶体比理想晶体在热 力学上更为稳定。
2）点缺陷的平衡浓度
c V ex k S p V )e (x k p E V T ) ( A ex k p E V T ) (
常 压 下 ， 铁 在 912`C 以 下 的 体 心 立方结构；在912-1394`C间具有 面心立方结构；在1394`C至熔点 之间又成为体心立方结构。
同素异构转变：多晶型的金属在温度或压力变化时， 由一种结构转变为另一种结构的过程称为多晶型性转 变，也称为同素异构转变。
2.陶瓷的晶体结构 特点：晶体结构复杂，原子排列不紧密，配位数较低 等。 分类： ➢离子键结合的陶瓷，如MgO，CaO，ZrO2，Al2O3等金属 氧化物； ➢共价键结合的陶瓷，如SiC，Si3N4及纯SiO2等。
⑵晶格常数 a=b=c,α=β=γ=90°。 ⑶原子半径 r 3 a
4
⑷晶胞所含原子数 2个原子。
晶体中原子排列的紧密程度，通常有两种表示：配位
数CN——Coordination Number。致密度k。k值越大，
晶体排列得越紧密。 ⑸配位数 8。
k nv V
⑹致密度 68%。
⑺具有体心立方晶格的金属：α-Fe、Hale Waihona Puke Baidu-Ti、Cr、W、 Mo、V、Nb等30余种金属。
原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向 族，以<uvw>表示。
2)晶面指数
确定步骤如下：
1) 建立以晶轴为坐标轴的坐 标系（x，y，z），令坐标原 点不在待定晶面上，各轴上 的坐标单位为晶胞边长a，b 和c。（建坐标） 2) 找出待定晶面在三坐标轴上的截距x，y，z。（求 截矩）
3) 取截距的倒数。（求倒数）
刃型位错的正、负只是相对而言的，无本质区别。 刃型位错特征：位错线┻滑移方向
刃型位错周围的点阵畸变相对于多余半排原子面是左、右对称的含有多余 半原子面的那部分晶体受压应力，原子间距减小；不含半原子面的那部分 晶体受拉应力，原子间距增大 。
位错宽度：晶格畸变程度大于正常原子间距1/4的区 域称为位错宽度，约为3～5个原子间距。
根据晶体缺陷的几何特征，可将他们分为三类： 点缺陷 如空位、间隙原子等 线缺陷 如各种类型的位错 面缺陷 如晶界、相界等
一、点缺陷 形成条件：能量起伏 1 点缺陷的类型
1）空位：
肖脱基空位
弗兰克尔空位
2）间隙原子
3）置换原子：位于晶体点阵 位置的异类原子。
点缺陷的存在，使周围原子 间的作用力失去平衡，产生 弹性畸变，形成应力场
2）共价晶体的结构
特点：
➢饱 和 性 ： 一 个 原 子 的 共 价 键 数 为8-N
➢方 向 性 ： 各 键 之 间 有 确 定 的 方 位 （配位数小，结构稳定）
金刚石型：每个单胞中共8个原子
配位数：4（远少于面心立方的12）
结构属于非密堆结构。
SiC型：类似于金刚石型
SiO2型：面心立方点阵，单胞中每一硅原子被4个氧原 子所包围，每个氧原子则介于两个硅原子之间，起着 连接两个四面体的作用。单胞共有24个原子。
3 点缺陷对晶体性能的影响
点缺陷主要影响晶体的物理性质，主要表现为引起电 阻增加，过饱和点缺陷（即超过平衡浓度）还会提高 金属的屈服强度。
晶格畸变：由于原子间的作用力的平衡被破坏，使原 子离开其平衡位置的现象。
二、线缺陷（位错）
位错是指晶体中一部分晶体相对另一部分晶体发生了 一列或若干列原子有规律的错排现象。（错排概念是 1934年出现的，直到1956年利用电子显微镜薄膜透射 法观察到位错。） 1 位错的基本类型 (1)刃型位错 edge dislocation
第三节 原子的不规则排列
原子的不规则排列产生晶体缺陷（在晶体中所占比例 低）。晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和 性能控制（如材料强化）中具有重要作用。
晶体缺陷：晶体中原子偏离其平衡位置而出现不完整 性的区域。 晶体缺陷是以一定的形态存在，按一定的规律产生、 发展、运动和交互作用，对晶体的性能和物理化学变 化有重要的影响。
刃型位错的产生原因：刃型位 错线与滑移方向垂直。位错线 实际上是晶体中已滑移区 （ABEF部分）与未滑移区 （EFCD部分）在滑移面（ABCD） 上的“交线”。它不可能是一 条几何上的“线”，因为“交 线”处原子的相对位移不可能 从1个原子间隙突变为零，故是 一个过渡区。
4) 将这些倒数化成3个互质的整数h，k，l。（化整数）
5）晶面指数可写成（hkl）。（加括号）
注意：
1)每一个晶面指数(或晶向指数)泛指晶格中一系列 与之相平行的一组晶面（或晶向）。
2)立方晶系中，凡是指数相同的晶面与晶向是相互 垂直的。
3)原子排列情况相同但空间位向不同的晶面（或晶 向）统称为一个晶面（或晶向）族。
晶体和非晶体在一定的情况下可以转 晶体从液态快速冷却下来就可以得到非晶态；非晶
体缓慢冷却下来可以得到晶体。
2 空间点阵与晶体结构
1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的 三维阵列。
特征：原子的理想排列；
阵点－空间点阵中的点。它是纯粹的几何点，各点周 围环境相同。
晶格－描述晶体中原子排列规律的空间格架。
原子堆垛模型空间点阵晶格晶胞 晶胞－空间点阵中反映晶格特征的最小的几何单元。 通常是在晶格中取一个最小的平行六面体作为晶胞。 晶胞参数： 点阵常数晶胞大小 晶轴夹角晶胞形状
晶胞选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对 称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。
2) 过原点作一有向直线OP，使其平行于待标定的晶 向AB。（平移线）
3) 在 直 线 OP 上 选 取 离 原 点 最 近 一 个 结 点 的 坐 标 （x,y,z）.（求投影）
4) 将上述坐标的比化为简单整数比，如 x：y：z=u： v：w。加上方括号，[uvw]即为AB晶向的晶向指数。 （化整数）
特点：u，v，t之间也有关系：t=-(u+v)。比较可靠 的标注指数方法是解析法，即用三轴坐标系先求出待 标晶向的3个指数U，V，W，再用下列三轴与四轴坐标 系晶向指数的关系
u=1/3(2U-V) v=(2V-U) t=-(u+v) w=W
5.晶面间距
晶面间距:一组平行晶面中，相邻两个平行晶面之间的 距离。
金属晶体：导电性、 导热性、延展性好， 熔点较高
2. 共价键
共价键的特点：具有明显的饱和性和强烈的方向性。 结合力很大
性能：共价晶体具有强度高、硬度大、脆性大、熔 点高等性质，结构也比较稳定。
3. 离子键 离子晶体的硬度高、强度大、 热膨胀系数小，但脆性大。
4. 分子键（范德瓦尔斯力） 分子晶体：熔点低，硬度低。 如高分子材料
面心正交 简单六方 简单菱方 简单四方 体心四方 简单立方
4 晶向指数与晶面指数
晶向：空间点阵中各阵点列的方向。（穿过两个结点 的任意直线）
晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。
国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。称为晶面指数 和晶向指数。
1) 晶向指数
按以下几个步骤确定：
1) 以晶胞的某一阵点为原点 ，三条棱边为坐标轴 （x,y,z），并以晶胞棱边的长度作为轴的单位长度 （a,b,c）.（建坐标）
第一章 工程材料中的原子排列
第一节 原子键合
结合力:在固态下，当原子（离子或分子）聚集为晶 体时，原子（离子或分子）之间产生较强的相互作用 力，也称为结合键。 化学键：由于电子运动使原子产生聚集的结合力。 固体中的结合键可以分为、共价键和3种化学键，以 及分子键、氢键等物理键。
一 固体中的原子结合键 1.金属键
a b c ,c 1 .6,3 3 9 ， 0 1 2 . 0
a
⑶原子半径
r 1a 2
⑷晶胞所含原子数 6个原子。
⑸配位数 12。
⑹致密度 74%。
⑺具有密排六方晶格的金属：Mg、Cd、Zn、Be、 α-Ti等。
4)晶体结构中的间隙
结构间隙 正四面体正八面体 四面体扁八面体 四面体正八面体
（个数） 8
塑料 橡胶 合成纤维
树脂基复合材料 金属基复合材料
第二节 原子的规则排列
一、晶体学基础 1.晶体 晶体
原子（分子）在三维空间按一定规律作周期性排列 的固体。自然界中绝大多数固体都是晶体。
晶体与非晶体的区别 晶体具有确定的熔点，它是晶体物质的结晶状态与非
晶体状态互相转变的临界温度； 晶体具有各向异性，而非晶体具有各向同性。
主要用于制作结构、机件和工具等的固体材料称为工 程材料，它可以分为金属材料、陶瓷材料、高分子材 料和复合材料四大类。
在这四类工程材料中，金属材料应用面最广、用量最 大、承载能力最高。
金属材料
无机非金属金 属材料
工 程 材 料
高分子材料
复合材料
黑色金属材料， 有色金属材料
普通陶瓷，特殊陶瓷， 金属陶瓷
位错线长度很长，而位错宽度相形之下非常小，因此位 错被看为线缺陷，本质上位错是一条具有一定宽度的细 长的晶格畸变管道。
2）螺型位错 screw dislocation
模型：滑移面//位错线。（位错线//晶体滑移方向，位 错线┻位错运动方向，晶体滑移方向┻位错运动方向。） 分类： 左螺型位错 右螺型位错。
5.氢键 （离子结合）X-H---Y（氢键结合），有方向性，如 O-H—O
氢键是一种较强的 、有方向性的范德瓦尔斯键。结合 力比离子键、共价键小。
6. 混合键。如复合材料
7.结合力比较 化学键>物理键（氢键>分子键）
一般来说，化学键最强，氢键次之，分子键最弱
二 工程材料的分类
工程材料：
主要用于制作结构、机件和工具等的固体材料
晶面间距越大, 晶面的原子密度越大。
原子线密度最大的晶向（密排晶向）其晶面间距最大。
二、晶体结构及其几何特征 1.金属中常见晶体结构 大多数金属具有比较简单的高对称性晶体结构。 最常见的只有3种，即体心立方（bcc）、面心立方 （fcc）及密排六方（hcp）。
1）体心立方晶格（bcc晶格） ⑴原子排列特征 体心立方晶格的晶胞如图所示。
3）六方晶系中的晶向、晶面指数
但是，用三指数表示六方晶系的晶面和晶向有一个很 大的缺点，即晶体学上等价的晶面和晶向不具有类似 的指数。
➢六方晶体晶面指数：用（hkil）4个数字表示。
特点：在三维空间中独立的坐标轴不会超过3个，故h， k，i中必定有一个不是独立的。存在下列关系：i=(h+k)。
➢六方晶体晶向指数：用[uvtw]4个数字表示。
1）离子键晶体陶瓷的结构
NaCl型：一个钠离子和一个氯离 子看做是一个集合体，当做一个 结点，则这种结构就属于面心立 方点阵。其配位数为6。
ZrO2型：属于CaF2型结构。Zr4+占 据着正常面心立方结构的结点位 置，而O2-处于四面体间隙中心 。
Al2O3是制作陶瓷刀具、砂轮的原 料，又称为刚玉，其晶体结构如 图1-28（d）所示。O2-处于密排六 方结构中的结点上，Al3+位于八面 体间隙。
4
12 6
12 6
（rB/rA） 0.225 0.414
0.29 0.15 0.225
间隙半径（rB）：间隙中所能容纳的最大圆球半径。
0.414
5）晶体中原子的堆垛方式
6）晶体结构的多晶型性
多晶型性:有些金属（如Fe，Mn， Ti，Co，Sn，Zr等）固态下在不 同温度或不同范围内具有不同的 晶体结构的性质。
结构晶胞：构成了晶体结构中有代表性的部分的晶 胞。 特点:空间重复堆垛，就得到晶体结构。
3.布拉菲点阵
晶系：按原子排列形式及晶格常数不同可将晶体分为 七种晶系，14种点阵（法国晶体学家A.Bravais于1848 年用数学方法证明空间点阵只能有14种）
简单三斜
简单单斜
底心单斜
简单正交
体心正交
底心正交
2）面心立方晶格（fcc晶格） ⑴原子排列特征 面心立方晶格的晶胞如图所示。 具有面心立方晶格的金属：γ-Fe、Ni、Al、Cu、Ag等
⑵晶格常数 a=b=c,α=β=γ=90°。
⑶原子半径
r
2a 4
⑷晶胞所含原子数 4个原子。
⑸配位数 12。
⑹致密度 74%。
3）密排六方晶格（hcp） ⑴原子排列特征 密排六方晶格的晶胞如图所示。 ⑵晶格常数
点缺陷的形成能。
2 点缺陷的平衡浓度
1）点缺陷是热力学平衡的缺陷－在一定温度下，晶体 中总是存在着一定数量的点缺陷（空位），这时体系 的能量最低－具有平衡点缺陷的晶体比理想晶体在热 力学上更为稳定。
2）点缺陷的平衡浓度
c V ex k S p V )e (x k p E V T ) ( A ex k p E V T ) (
常 压 下 ， 铁 在 912`C 以 下 的 体 心 立方结构；在912-1394`C间具有 面心立方结构；在1394`C至熔点 之间又成为体心立方结构。
同素异构转变：多晶型的金属在温度或压力变化时， 由一种结构转变为另一种结构的过程称为多晶型性转 变，也称为同素异构转变。
2.陶瓷的晶体结构 特点：晶体结构复杂，原子排列不紧密，配位数较低 等。 分类： ➢离子键结合的陶瓷，如MgO，CaO，ZrO2，Al2O3等金属 氧化物； ➢共价键结合的陶瓷，如SiC，Si3N4及纯SiO2等。
⑵晶格常数 a=b=c,α=β=γ=90°。 ⑶原子半径 r 3 a
4
⑷晶胞所含原子数 2个原子。
晶体中原子排列的紧密程度，通常有两种表示：配位
数CN——Coordination Number。致密度k。k值越大，
晶体排列得越紧密。 ⑸配位数 8。
k nv V
⑹致密度 68%。
⑺具有体心立方晶格的金属：α-Fe、Hale Waihona Puke Baidu-Ti、Cr、W、 Mo、V、Nb等30余种金属。
原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向 族，以<uvw>表示。
2)晶面指数
确定步骤如下：
1) 建立以晶轴为坐标轴的坐 标系（x，y，z），令坐标原 点不在待定晶面上，各轴上 的坐标单位为晶胞边长a，b 和c。（建坐标） 2) 找出待定晶面在三坐标轴上的截距x，y，z。（求 截矩）
3) 取截距的倒数。（求倒数）
刃型位错的正、负只是相对而言的，无本质区别。 刃型位错特征：位错线┻滑移方向
刃型位错周围的点阵畸变相对于多余半排原子面是左、右对称的含有多余 半原子面的那部分晶体受压应力，原子间距减小；不含半原子面的那部分 晶体受拉应力，原子间距增大 。
位错宽度：晶格畸变程度大于正常原子间距1/4的区 域称为位错宽度，约为3～5个原子间距。
根据晶体缺陷的几何特征，可将他们分为三类： 点缺陷 如空位、间隙原子等 线缺陷 如各种类型的位错 面缺陷 如晶界、相界等
一、点缺陷 形成条件：能量起伏 1 点缺陷的类型
1）空位：
肖脱基空位
弗兰克尔空位
2）间隙原子
3）置换原子：位于晶体点阵 位置的异类原子。
点缺陷的存在，使周围原子 间的作用力失去平衡，产生 弹性畸变，形成应力场
2）共价晶体的结构
特点：
➢饱 和 性 ： 一 个 原 子 的 共 价 键 数 为8-N
➢方 向 性 ： 各 键 之 间 有 确 定 的 方 位 （配位数小，结构稳定）
金刚石型：每个单胞中共8个原子
配位数：4（远少于面心立方的12）
结构属于非密堆结构。
SiC型：类似于金刚石型
SiO2型：面心立方点阵，单胞中每一硅原子被4个氧原 子所包围，每个氧原子则介于两个硅原子之间，起着 连接两个四面体的作用。单胞共有24个原子。
3 点缺陷对晶体性能的影响
点缺陷主要影响晶体的物理性质，主要表现为引起电 阻增加，过饱和点缺陷（即超过平衡浓度）还会提高 金属的屈服强度。
晶格畸变：由于原子间的作用力的平衡被破坏，使原 子离开其平衡位置的现象。
二、线缺陷（位错）
位错是指晶体中一部分晶体相对另一部分晶体发生了 一列或若干列原子有规律的错排现象。（错排概念是 1934年出现的，直到1956年利用电子显微镜薄膜透射 法观察到位错。） 1 位错的基本类型 (1)刃型位错 edge dislocation
第三节 原子的不规则排列
原子的不规则排列产生晶体缺陷（在晶体中所占比例 低）。晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和 性能控制（如材料强化）中具有重要作用。
晶体缺陷：晶体中原子偏离其平衡位置而出现不完整 性的区域。 晶体缺陷是以一定的形态存在，按一定的规律产生、 发展、运动和交互作用，对晶体的性能和物理化学变 化有重要的影响。