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华南师范大学材料科学与工程教程第四章 晶体缺陷(一).ppt


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文档列表 文档介绍
04/12/2017
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第四章晶体缺陷(一)
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一、什么是晶体缺陷
二、点缺陷
三、线缺陷(位错)
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一、什么是晶体缺陷?
1、实际晶体材料
单晶体:
一块晶体材料,其内部的晶体位向完全一致时,即整个材料是一个晶体,这块晶体就称之为“单晶体”,实用材料中如半导体集成电路用的单晶硅、专门制造的晶须和其他一些供研究用的材料。
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多晶体:
实际应用的工程材料中,哪怕是一块尺寸很小材料,绝大多数包含着许许多多的小晶体,每个小晶体的内部,晶格位向是均匀一致的,而各个小晶体之间,彼此的位向却不相同。称这种由多个小晶体组成的晶体结构称之为“多晶体”。
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晶粒:多晶体材料中每个小晶体的外形多为不规则的颗粒状,通常把它们叫做“晶粒”。
晶粒与晶粒之间的分界面叫“晶粒间界”,或简称“晶界”。为了适应两晶粒间不同晶格位向的过渡,在晶界处的原子排列总是不规则的。
伪各向同性:多晶体材料中,尽管每个晶粒内部象单晶体那样呈现各向异性,每个晶粒在空间取向是随机分布,大量晶粒的综合作用,整个材料宏观上不出现各向异性,这个现象称为多晶体的伪各向同性。
晶界:
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2、晶体缺陷
即使在每个晶粒的内部,也并不完全象晶体学中论述的(理想晶体)那样,原子完全呈现周期性的规则重复的排列。
把实际晶体中原子排列与理想晶体的差别称为晶体缺陷。
晶体中的缺陷的数量相当大,但因原子的数量很多,在晶体中占有的比例还是很少,材料总体具有晶体的相关性能特点,而缺陷的数量将给材料的性能带来巨大的影响。
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如果缺陷数量得到控制,有时对材料是有用的:
比如,纯铁的抗拉强度仅15MPa,%的碳原子后就变成了钢,即每50个铁原子仅有一个碳原子,其抗拉强度就可提高到几百MPa;
100万个硅原子中仅掺杂2个磷原子,其半导体的电导率就可以提高500万倍
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根据缺陷的空间的几何构象分类:
点缺陷在三维空间各方向上尺寸都很小,在原子尺寸大小的晶体缺陷。
线缺陷在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级),另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。其具体形式就是晶体中的位错Dislocation
面缺陷在三维空间的两个方向上的尺寸很大(晶粒数量级),另外一个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷。
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缺陷类型
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二、点缺陷
1、点缺陷:原子排列不规则的区域在三维空间各方向上尺寸都很小,在原子尺寸大小的晶体缺陷。
空位在晶格结点位置应有原子的地方空缺;
间隙原子在晶格非结点位置,往往是晶格的间隙,出现了多余的原子。它们可能是同类原子,也可能是异类原子。
异类原子在一种类型的原子组成的晶格中,不同种类的原子替换原有的原子占有其应有的位置。
晶体中点缺陷类型

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  • 上传人luyinyzha
  • 文件大小5.29 MB
  • 时间2017-12-04