金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫金屬材料與熱處理課程金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)主講教師：徐 竹西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)中原子排列的不規(guī)則性和不完整性稱為晶體的缺陷。缺陷對晶體的性能有很大的影響,特別是對塑性變形、擴散、相變和強度等起著決定性作用。 根據(jù)晶體缺陷的大小可分為三類：點缺陷，線缺陷，面缺陷。一、點缺陷點缺陷是在空間三維方向上的尺寸都很小，約為幾個原子間距，又稱零維缺陷。當(dāng)晶格中某些原子由于某種原因，（如熱振動等）脫離其晶格結(jié)點而轉(zhuǎn)移到晶格間隙這樣就形成了點缺陷，晶體中的空位、間隙原子、雜質(zhì)原子都是點缺陷（如圖1）。圖1 點缺陷示意圖點缺陷的存在會引起周圍的晶格

2、發(fā)生畸變，從而使材料的性能發(fā)生變化.在空位和間隙原子附近，由于原子間作用力的平衡被破壞，使周圍原子發(fā)生靠攏或撐開，因此，發(fā)生晶格畸變，使金屬的強度提高，塑性下降。 二、線缺陷線缺陷是原子排列的不規(guī)則區(qū)在空間一個方向上的尺寸很大，而在其余兩個方向上的尺寸很小。如位錯。位錯可認為是晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯線（如圖2）。 a）立體圖 b）平面圖圖2 刃形位錯示意圖由于晶體中局部滑移的方式不同，可形成不同類型的位錯，圖2為一種最簡單的位錯“刃型位錯”。因為相對滑移的結(jié)果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的邊緣好像插入晶體中的一把刀的刃口

3、，故稱“刃型位錯”。實際晶體中存在大量的位錯，一般用位錯密度來表示位錯的多少。位錯密度 ：單位體積中位錯線的總長度，或單位面積上位錯線的根數(shù)，單位cm-2）。位錯線附近的原子偏離了平衡位置，使晶格發(fā)生了畸變，對晶體的性能有顯著的影響。大量的實驗和理論研究表明，晶體的強度和位錯密度有如圖3的對應(yīng)關(guān)系，可見，當(dāng)晶體中位錯密度很低時，晶體強度很低；相反在晶體中位錯密度很高時，其強度很高。但目前的技術(shù)，僅能制造出直徑為幾微米的晶須，不能滿足使用上的要求，而位錯密度很高易實現(xiàn)，如劇烈的冷加工可使密度大大提高，這為材料強度的提高提供途徑。圖3 金屬強度與位錯密度的關(guān)系三、面缺陷面缺陷是原子排列不規(guī)則的區(qū)域在空間兩個方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小，如前面講的晶界和亞晶界是晶體中典型的面缺陷，顯然在晶界處原子排列很不規(guī)則，亞晶界處原子排列不規(guī)則程度雖較晶界處小，但也是不規(guī)則的，可以看作是由無數(shù)刃型位錯