第一章金屬的晶體結(jié)構(gòu)本章教學(xué)目的建立金屬晶體結(jié)構(gòu)的理想模型揭示金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)§1-1金屬一.金屬的特性和概念1.特性金屬通常表現(xiàn)出的特性：良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、塑性、金屬光澤、不透明。2.概念

(1)傳統(tǒng)意義上的概念。(2)嚴格意義上的概念：具有正的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)，即電阻隨溫度的升高而增加的物質(zhì)。所共有；金屬離子和自由電子之間的引力與離子間和電子間的斥力相平衡，從而構(gòu)成穩(wěn)定的金屬晶體。這種結(jié)合方式稱之為金屬鍵。二.金屬鍵當金屬與金屬原子結(jié)合在一起時，金屬原子失去外層和次外層電子變成正離子；這些電子成為自由電子，構(gòu)成電子云，為整個金屬金屬特性的金屬鍵理論解釋

(1)導(dǎo)電性：自由電子在電場的作用下定向運動形成電流。(2)導(dǎo)熱性：自由電子的運動和正離子的振動可以傳遞熱能。

(3)正的電阻溫度系數(shù)：隨著溫度升高，正離子振動的振幅要加大，對自由電子通過的阻礙作用也加大，因此，金屬的電阻是隨溫度的升高而增加。(4)良好的塑性：當金屬發(fā)生塑性變形后，正離子與自由離子間仍能保持金屬鍵的結(jié)合。(5)不透明和金屬光澤：自由電子能吸收可見光的能量，故金屬具有不透明性。吸收能量后的電子跳到較高能級，當它重新回到原來低能級時，就把所吸收的可見光的能量以電磁波的形式輻射出來，在宏觀上就表示為金屬光澤?！?-2金屬的晶體結(jié)構(gòu)一.晶體的概念玻璃純鐵Tt1538℃SLSL玻璃純鐵比容溫度TmSLSL對比純鐵、玻璃發(fā)生固→液轉(zhuǎn)變時的不同1.晶體的概念

(1)晶體原子（離子、分子等）在三維空間有規(guī)則地周期性重復(fù)排列的物質(zhì)稱為晶體。

——通常固態(tài)金屬與合金都是晶體。大部分陶瓷、少數(shù)高分子材料。

(2)非晶體非晶體的概念：原子（離子、分子等）在三維空間無規(guī)則排列的物質(zhì)

——玻璃、多數(shù)高分子材料等——固態(tài)物體按原子(離子、分子等)是否規(guī)則排列分為兩種：晶態(tài)、非晶態(tài)。為什么會有兩種狀態(tài)？——晶態(tài)是熱力學(xué)穩(wěn)定的狀態(tài)，而非晶態(tài)是熱力學(xué)不穩(wěn)定的狀態(tài)。理論上固態(tài)物體均應(yīng)形成晶態(tài)，但當動力學(xué)條件不具備時，可能轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。

(1)內(nèi)部質(zhì)點排列是否規(guī)則。（規(guī)則排列是晶體，無規(guī)則的堆積是非晶體?？赏ㄟ^X－ray衍射，選取電子衍射測定）晶體中原子等質(zhì)點是規(guī)則排列的，非晶體中質(zhì)點是無規(guī)則堆積在一起的。2.晶體與非晶體的區(qū)別二氧化硅結(jié)構(gòu)示意圖

a晶態(tài)b非晶態(tài)(2)是否有固定的熔點（凝固點）。晶體具有固定熔點（凝固點）；非晶體不具有固定熔點（凝固點）；晶體具有明顯、固定的熔點，伴有體積與性能的突變。如：Tm(Fe)=1538℃,Tm(Cu)=1083℃(3)性能是否各向異性。單晶體具有各向異性，非晶體具有各向同性。晶體有各向異性，非晶體則各向同性。各向異性：不同方向上的性能有差異。3.晶體與非晶體的相互轉(zhuǎn)化性

非晶新材料的發(fā)展：光、電、磁、耐蝕性、高強度等方面的高性能等。長時間保溫

玻璃“晶態(tài)玻璃”

金屬極快速凝固

“金屬玻璃”

二.晶體學(xué)簡介1.晶體結(jié)構(gòu)模型的建立（1）假設(shè)：原子為固定不動的剛性小球，每個原子具有相同的環(huán)境?？臻g點陣：幾何點(原子)在空間排列的陣列。晶格：幾何點(原子)排列的空間格架。（2）將原子、離子等抽象為幾何的點，建立空間點陣、晶格等概念空間點陣

晶格（3）在晶格中選取能夠完全反映晶格特征的最小幾何單元，建立晶胞等概念晶胞晶胞：晶格中體積最小，對稱性最高的平行六面體，是能代表原子排列形式特征的最小幾何單元。晶胞在三維空間的重復(fù)構(gòu)成點陣（4）在晶胞中建立三維坐標體系，描述出晶胞的形狀與大小

晶格常數(shù)(unitlatticeparameter)

如圖，α、β、γ，a、b、c為晶格常數(shù)。晶胞選取應(yīng)滿足下列條件：(1)晶胞幾何形狀充分反映點陣對稱性；(2)平行六面體內(nèi)相等的棱和角數(shù)目最多；(3)當棱間呈直角時，直角數(shù)目應(yīng)最多；(4)滿足上述條件，晶胞體積應(yīng)最小。2.晶系與布拉菲點陣根據(jù)６個參數(shù)間的相互關(guān)系可將全部空間點陣歸為七大晶系，十四種點陣（稱為布拉菲點陣）。(1)三斜晶系α≠β≠γ≠90°a≠

b≠

c(2)單斜晶系α=γ=90°≠βa≠

b≠

c復(fù)雜單胞底心單斜(3)正交晶系α=β=γ=

90°a≠b≠c(4)四方晶系α=β=γ=

90°a=b≠c(5)立方晶系α=β=γ=

90°a=b=c體心立方面心立方簡單立方

(6)菱方晶系

a=b=cα=β=γ≠

90°

(7)六方晶系

a1=a2=a3≠cα=β=90°；γ

=120°a1a2a3c——晶體點陣類型只有14種，稱為布拉菲點陣(根據(jù)法國晶體學(xué)家Bravais

命名)三.晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標定

晶向─晶體點陣中，由陣點組成的任一直線，代表晶體空間內(nèi)的一個方向，稱為晶向。

晶面─晶體點陣中，由陣點所組成的任一平面，代表晶體的原子平面，稱為晶面。1.晶向指數(shù)的標定

A點坐標（1,0,0）B點坐標（1,1,0）B′坐標（1,1,1）晶向指數(shù)─用數(shù)字符號定量地表示晶向，這種數(shù)字符號稱為晶向指數(shù)。以晶胞為基礎(chǔ)建立三維坐標體系：OA、OB、OB′晶向OxyzabcαβγABB′A′O′C′C步驟:

(1)以晶胞為基礎(chǔ)建立坐標體系；（2）以晶向上的任一原子作為坐標原點，找出該晶向上另一原子的坐標值；（3）三個坐標值最小整數(shù)化，[uvw]。OxyzABB′A′O′C′CB(1,1,0)→［110］

OB：

B′(1,1,1)→［111］OB′：

O′(0,0,1)→［001］OO′：

OC：C(0,1,0)→［010］A(1,0,0)→［100］

OA：方法二:從坐標原點引一條平行于待測晶向的直線方法三:用晶向箭頭的坐標減箭尾坐標OxyzABB′A′O′C′C求：A′CC(0,1,0),A′

(1,0,1)→-1,1,-1→［111］2.晶面指數(shù)標定方法OxyzABB′A′O′C′C

(1)建立坐標系；

(2)求出待定晶面在各軸上的截距。

(3)取各截距的倒數(shù)，最小整數(shù)化:(hkl)注意：晶面不能通過原點O′AC晶面:（111）A′ABB′晶面:（100）

OO′A′A的晶面指數(shù)OO′A′ABB′CC′xyz求CC′B′B即可截距分別為：∞，1，∞倒數(shù)后得晶面指數(shù)（010）晶體中原子密度相同（即原子列中兩個原子間距相同）而空間位向不同的各組晶向——晶向族<uvw>OO′A′ABB′CC′xyz

立方晶系<100>晶向族：三維方向數(shù)字換位:［100］,［010］,［001］3.晶面族與晶向族［100］,［010］,［001］

添加負號:晶體中原子排列分布相同而空間位向不同的各組等同晶面——晶面族｛hkl｝

立方晶系中的

｛100｝晶面族：

(100)，(010)，(001)(100)，(010)，(001)——以上六面兩兩平行，實質(zhì)只有三個面立方晶系中的

｛111｝晶面族:

(111),(111),(111),(111)(111),(111),(111),(111)——以上八面兩兩平行，故實質(zhì)只有四個面試寫出｛110｝晶面族中所有晶面4.晶帶與晶帶軸

晶帶：相交或平行于某一晶向直線的所有晶面的組合稱為~。該直線稱為晶帶軸。OxyzABB′A′O′C′C(010)晶面(101)晶面(111)晶面晶帶軸［101］（1）晶帶軸［uvw］與晶帶中任一晶面(hkl)之間存在以下關(guān)系：hu+kv+lw=0

（2）知兩晶面指數(shù)(h1k1l1)、(h2k2l2)如何求兩晶面的晶帶軸［uvw］？

u=k1l2-k2l1；

v=l1h2-l2h1

；

w=h1k2

-h2k1——通常晶帶用晶帶軸的晶向指數(shù)表示(3)知兩晶向指數(shù)［u1v1w1］、［u2v2w2］，如何求兩晶向組成的晶面指數(shù)？

h=v1w2–v2w1;k=w1u2–w2u1;l=u1v2–u2v1;（4）立方晶系中指數(shù)相同的晶面與晶向互相垂直：［100］⊥(100)；［121］⊥(121)（5）立方晶系中晶面間距計算：

d=a/(h2+k2+l2)1/2;——面間距大的晶面，其指數(shù)較低；面間距小的晶面，其指數(shù)較高注：晶體外表面通常為低指數(shù)晶面

——面間距大的晶面——密排面,四.三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)

由于金屬原子趨向于緊密排列，所以工業(yè)中使用的金屬元素，除了少數(shù)具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)外，絕大多數(shù)都具有如下三種晶體結(jié)構(gòu)：

面心立方結(jié)構(gòu)

A1或fcc

（facecenteredcubic）

體心立方結(jié)構(gòu)

A2或bcc（bodycenteredcubic）

密排六方結(jié)構(gòu)

A3或hcp

（hexagonalclosepacked）(一)體心立方結(jié)構(gòu)(body-centredcube,b.c.c)α－Fe(<912℃)、Cr、V、Mo、W等。

晶胞中的原子數(shù)AEFCa2a3a晶體結(jié)構(gòu)特征分析：

1、點陣參數(shù):a=b=cα=β=γ=90°2、晶胞中原子數(shù)=1+8×1/8=2個

3、原子半徑：兩個相互接觸的原子中心距離一半B

A

CDEFGHaaa2a4致密度5配位數(shù)

指晶體結(jié)構(gòu)中，與任一原子最近鄰、等距離的原子數(shù)目,也可以理解為和任一原子接觸的原子數(shù)目。

b.c.c

中為8——配位數(shù)越大，原子排列越緊密。描述原子排列緊密程度：致密度、配位數(shù)最近原子間距：(二)面心立方結(jié)構(gòu)(face-centredcube,f.c.c)面心立方晶體結(jié)構(gòu)特征：

1點陣參數(shù)：a=b=cα=β=γ=90o

2晶胞原子數(shù)：n=8×1/8＋6×1/2=4

3原子半徑：兩個相互接觸的原子中心距離一半

4配位數(shù)=125致密度γ－Fe(912~1394℃)、Cu、Ni、Al、Ag等

——塑性較高ar=√2a/4(三)密排六方結(jié)構(gòu)（

h.c.p）（

了解）

金屬：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co等

晶體結(jié)構(gòu)特征：點陣參數(shù)：a1=a2=a3=a，

α1=α2=α3=1200

平面軸X1、X2、X3和Z軸的夾角=90OZ軸的單位長度=c，用a、c兩個量來度量

——四軸坐標系2.原子數(shù)：一個晶胞中原子數(shù)：n=12×1/6＋2×1/2+3=6

點陣參數(shù)：α=β=90o,γ=120o;

a1=a2=a3≠c，理想狀態(tài)：c/a＝1.6331.原子半徑：兩個相互接觸的原子中心距離一半，R=a/2最近原子間距：d=a3.配位數(shù)和致密度：具有密排六方晶格的金屬有：Mg、Zn、Be、α-Co等。配位數(shù)：指晶體結(jié)構(gòu)中與任一原子最近鄰且等距離的原子數(shù)目，密排六方：12

。致密度：指晶胞中原子所占體積與該晶胞體積之比。致密度數(shù)值越大，則原子排列越緊密。配位數(shù)的多少也可以反映原子排列的緊密程度。最大配位數(shù)為12，最高致密度為0.74。因此，面心立方晶格和密排六方均屬于最緊密排列的晶格。問題：面心立方與密排六方具有相同的致密度和配位數(shù)但其結(jié)構(gòu)不同，為什么？結(jié)構(gòu)類型晶胞原子數(shù)晶格常數(shù)原子半徑配位數(shù)致密度體心立方

2

a√3a/4

8

0.68面心立方

4

a√2a/4

12

0.74密排六方

6

a，c

a/2

12

0.74

金屬中常見的三種晶體結(jié)構(gòu)特征小結(jié)（1）γ－Fe→α－Fe時發(fā)生體積膨脹

——淬火時的開裂現(xiàn)象（2）金屬中存在間隙五.晶體中原子堆垛方式及間隙

(一)原子的堆垛方式

三種結(jié)構(gòu)的密排面如下面心立方（111）體心立方（110）密排六方（0001）面心立方（111）面心立方（111）：ABCABCABC……體心立方（110）：ABABABABAB……..密排六方（0001）：ABABABAB………..兩種典型晶體結(jié)構(gòu)的原子堆垛方式：(二)三種典型晶體結(jié)構(gòu)的間隙1.面心立方的間隙八面體間隙由六個原子構(gòu)成，屬于正八面體間隙

構(gòu)成八面體間隙的原子至間隙中心的距離為1/2a間隙中心位于晶胞體中心和每個棱邊的中點。原子半徑為間隙半徑為一個晶胞的八面體間隙個數(shù)為：四面體間隙由四個原子構(gòu)成，屬于正四面體間隙間隙中心位于晶胞體對角線的1/4處。一個晶胞的四面體間隙個數(shù)為8個。原子半徑為構(gòu)成四面體間隙的原子至間隙中心的距離為間隙半徑為在面心立方晶格中，八面體間隙比四面體間隙大得多。

八面體間隙

是由六個原子所圍成，四個角上的原子至間隙中心的距離較遠，上下頂點的原子中心至間隙中心的距離較近。間隙的棱邊長度不全相等，是一個不對稱的扁八面體間隙。2.體心立方的間隙構(gòu)成八面體間隙的原子至間隙中心的距離為1/2a間隙中心位于各面的中心和每個棱邊的中點。原子半徑為間隙半徑為一個晶胞的八面體間隙個數(shù)為：四面體間隙是由4個原子所圍成，間隙的棱邊長度不全相等，也是一個不對稱的四面體間隙。原子半徑為構(gòu)成四面體間隙的原子至間隙中心的距離為間隙半徑為在體心立方晶格中，四面體間隙比八面體間隙大得多。立方體的每個面上都有4個四面體間隙位置，一個晶胞的四面體間隙個數(shù)為：

間隙可溶雜質(zhì)或溶質(zhì)原子，盡管體心立方中間隙總體積大于面心立方，但數(shù)目多，尺寸相對平均，其最大間隙<面心立方晶體的。

——例：γ-Fe中溶碳量遠大于α-Fe

γ-Fe：0.77%

(727℃)~2.11%

C(1148℃)

α-Fe:

0.0008%

(20℃)~0.0218%

C(727℃)注:γ-Fe中R八面體間隙=0.535A﹤Rc=0.77A；

——須晶格畸變調(diào)整方可溶入注：（1）三種晶體結(jié)構(gòu)均為密排方式，其中f.c.c、h.c.p最密排。金屬晶體選擇密排原因：金屬鍵強且無方向性與飽和性（2）三種晶體結(jié)構(gòu)原子排列不同，性能特點也有差別：

f.c.c：強度較低而塑性好；

b.c.c：強度較大而塑性較f.c.c相對低

h.c.p：強度、塑性均差。六.晶體的各向異性晶體中，不同晶面和晶向上的原子排列的緊密程度是不同的，例如：

體心立方:

原子密度：原子密度:原子密度：

[111][110][100]各向異性：晶體在不同方向上的物理、化學(xué)和力學(xué)性能不同工業(yè)用金屬材料中，通常見不到各向異性的特征，為什么？§1-3實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)一.多晶體和亞組織1.單晶體晶體內(nèi)部的晶格位向是完全一致的晶體，這樣的晶體稱為單晶體。實用材料中如半導(dǎo)體集成電路用的單晶硅、專門制造的晶須和其他一些供研究用的材料。2.多晶體實際上金屬是由許多小晶粒組成，每個小晶體的內(nèi)部，晶格位向是均勻一致的，而各個小晶體之間，彼此的位向卻不相同。這種由多個小晶體組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為多晶體。3.晶?！庑尾灰?guī)則的小晶體。4.晶界——晶粒與晶粒之間的界面。5.顯微組織或金相組織

在金相顯微鏡下觀察到金屬組織。因為晶粒尺寸很小，如：鋼鐵材料的晶粒一般在10-1-10-3mm左右，故只有在金相顯微鏡下觀察到。

實際晶體中，原子排列不完整，偏離理想分布的結(jié)構(gòu)區(qū)域稱為晶體的缺陷。這種局部存在的晶體缺陷，對金屬的性能影響很大。二.晶體的缺陷晶體缺陷按范圍分類：點缺陷：在三維空間各方向上尺寸都很?。ㄔ映叽绱笮。┑木w缺陷。線缺陷：一個方向上的尺寸很大(晶粒數(shù)量級)，另外兩個方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶體缺陷——位錯（Dislocation）。面缺陷：兩個方向上的尺寸很大(晶粒數(shù)量級)，另外一個方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶體缺陷。1.空位：定義：當原子具有的能量足以克服周圍原子對它的約束遷移到別處，即在原位置上出現(xiàn)了空結(jié)點，這就是空位(vacancy)。脫位原子大致有三個去處：一是跑到晶體表面去，這樣所產(chǎn)生的空位稱肖脫基(Schottky)空位；二是跑到點陣間隙中，所產(chǎn)生的空位稱弗蘭克空位；三是跑到其他空位中，這當然不會增加新空位，但可使空位變換位置。(一)點缺陷（圖）空位的平衡濃度空位平衡濃度：體系的自由能最低時，晶體處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，晶體中存在的空位濃度。溫度升高，原子的振動能量提高，振幅增大，從而使脫離其平衡位置往別處遷移的原子數(shù)增多，空位濃度提高?？瘴坏囊苿涌瘴恍纬赡埽嚎瘴坏某霈F(xiàn)破壞了其周圍的結(jié)合狀態(tài)，因而造成局部能量的升高，由于空位的出現(xiàn)而高于沒有空位時的那一部分能量稱為“空位形成能”。晶格畸變

2.間隙原子：定義：在晶格的間隙處，出現(xiàn)了多余的原子。種類：同類原子（形成弗蘭克空位時產(chǎn)生的）；

異類原子（原子半徑小的氫、氮、碳、硼等）。無論那類間隙原子，其半徑均大于間隙半徑，因此會造成嚴重的晶格畸變，間隙原子引起的晶格畸變遠大于空位造成的畸變。定義：占據(jù)原來基體原子平衡位置上的異類原子。種類：異類原子半徑大于基體原子半徑；

異類原子半徑小于基體原子半徑；3.置換原子：點缺陷小結(jié)無論那一種點缺陷均會產(chǎn)生晶格畸變，晶格畸變將導(dǎo)致晶體性能發(fā)生改變，如強度，硬度和電阻增加等。各類點缺陷均為熱力學(xué)不穩(wěn)定缺陷，即：缺陷濃度與溫度有關(guān)。因此可以計算出某一溫度下的平衡濃度。間隙原子和置換原子在一定溫度下的平衡濃度值，一般稱之為固溶度和溶解度。(二)線缺陷——位錯定義：晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。位錯概念的提出——用于解釋晶體的塑性變形晶體的理論切變強度：一般金屬理論值：

τm=104~105MPa實際金屬單晶：

1~10MPaGeoffreyTaylor爵士1934年提出位錯的概念，二十世紀五十年代，用透射電子顯微鏡觀察到位錯的存在。透射電子顯微鏡下觀察到不銹鋼316L(00Cr17Ni14Mo2)的位錯線與位錯纏結(jié)（照片由西南交通大學(xué)何國求教授提供）位錯的基本類型：

刃型位錯（edgedislocation）螺型位錯（screwdislocation）混合位錯（mixeddislocation）1.刃型位錯定義：在晶體的某一水平面上，多出一個垂直原子面，這個多余原子面像刀刃一樣切入晶體，使晶體上、下兩部分的原子發(fā)生了錯排現(xiàn)象，這就是刃型位錯。刃型為錯的類型：通常稱晶體上半部多出原子面的位錯為正刃型位錯，用符號“┴”表示，反之為負刃型位錯，用“┬”表示。但兩者沒有本質(zhì)上的區(qū)別。刃型位錯的受力狀態(tài)：壓應(yīng)力壓應(yīng)力張應(yīng)力張應(yīng)力

間隙原子總是受到壓應(yīng)力，所以其與刃型位錯相遇時，總是偏聚在位錯線附近，以減少晶格畸變。柏氏矢量

1939年柏格斯提出了用柏氏矢量來定義位錯。確定方法：

首先在原子排列基本正常區(qū)域，按逆時針方向作一個包含位錯的回路，也稱為柏氏回路，這個回路包含了位錯發(fā)生的畸變；然后將同樣大小的回路置于理想晶體中，回路當然不可能封閉，需要一個額外的矢量將終點連接到起點才能封閉，這個矢量就稱為該位錯的柏氏(Burgers)矢量。

刃型位錯的柏氏矢量與其位錯線相垂直，是刃型位錯的一個重要特征。刃型為錯正負的確定：通常先人為地規(guī)定位錯線的方向，然后用右手食指表示位錯線的方向，中指表示柏氏矢量的方向，當拇指向上（外）時為正刃型位錯，向下（里）時為負刃型位錯。刃型位錯小結(jié)：有一個多余的半原子面；位錯線是一個具有一定寬度的細長晶格畸變管道，既有正應(yīng)變又有切應(yīng)變；正刃型位錯，滑移面上部受壓應(yīng)力，下部受張應(yīng)力；負刃型位錯反之。2.螺型位錯

（圖）定義：晶體的一部分在一定的晶面上，沿一定晶向相對另一部分發(fā)生撕裂位移，在已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，有一個原子發(fā)生了錯排的區(qū)域，此種晶格缺陷被稱為螺型位錯。螺型位錯分為左旋和右旋。以大拇指代表螺旋面前進方向，其他四指代表螺旋面的旋轉(zhuǎn)方向，符合右手法則的稱右旋螺型位錯，符合左手法則的稱左旋螺型位錯。兩種螺型位錯無本質(zhì)區(qū)別，如果將晶體進行不同放置就會改變其左、右的性質(zhì)。柏氏矢量

螺型位錯的柏氏矢量與其位錯線相平行，這是螺型位錯的重要特征。柏氏矢量與位錯線方向相同的為右螺型位錯，相反則為左螺型位錯。(也可按左右手法則：四指指向螺旋方向，拇指指向螺旋線前進方向，復(fù)合哪只手就是哪種螺旋位錯)

螺型位錯小結(jié)：沒有多余的半原子面；位錯線是一個具有一定寬度的細長晶格畸變管道，只有切應(yīng)變而無正應(yīng)變；位錯線與晶體的滑移方向平行，位錯線運動的方向與位錯線垂直。柏氏矢量集中反映了位錯區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向，特性如下：用柏氏矢量可以判斷位錯的類型：位錯線與柏氏矢量垂直，就是刃型位錯；位錯線與柏氏矢量平行，就是螺型位錯。用柏氏矢量可以表示位錯區(qū)域晶格畸變總量的大小。柏氏矢量越大，位錯周圍的晶格畸變越嚴重。因此，柏氏矢量是一個反映位錯引起的晶格畸變大小的物理量。用柏氏矢量可以表示晶體滑移的方向和大小，其滑移量的大小即柏氏矢量b，滑移的方向即柏氏矢量的方向。一條位錯線的柏氏矢量是恒定不變的，它與柏氏回路的大小和回路在位錯線的位置無關(guān)，回路沿位錯線任意移動或任意擴大，都不會影響柏氏矢量。刃型位錯線和與之垂直的柏氏矢量所構(gòu)成的平面就是滑移面。刃型位錯的滑移面只有一個，但螺型位錯滑移面有無數(shù)個。3.位錯的運動

刃型位錯的運動方式：滑移和攀移滑移面：過位錯線并和柏氏矢量平行的平面(晶面)是該位錯的滑移面。位錯的滑移運動：位錯在滑移面上的運動。

刃型位錯的滑移運動：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當應(yīng)力足夠大時，有使晶體上部有向右發(fā)生移動的趨勢。顯然位錯在晶體中發(fā)生移動比整個晶體移動要容易。刃型位錯滑移運動的特點：位錯的運動在外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生；位錯移動的方向和位錯線垂直；運動位錯掃過的區(qū)域晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對運動(滑移)；位錯移出晶體表面將在晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的臺階。

刃型位錯的攀移運動：刃型位錯在垂直于滑移面方向上的運動。刃型位錯發(fā)生攀移運動時相當于半原子面的伸長或縮短，通常把半原子面縮短稱為正攀移，反之為負攀移。螺型位錯的運動方式：滑移螺型位錯的滑移：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當應(yīng)力足夠大時，有使晶體的左右部分發(fā)生上下移動的趨勢。假如晶體中有一螺型位錯，顯然位錯在晶體中由前向后發(fā)生移動，最后使右邊晶體向下移動一柏氏矢量。螺型位錯滑移運動的特點：螺型位錯也是在外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生運動；位錯移動的方向總是和位錯線垂直；運動位錯掃過的晶體，兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對運動(滑移)；位錯移過部分在表面留下部分臺階，全部移出晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的完整臺階。刃型位錯運動的特點：位錯線柏氏矢量‖滑移方向‖受力方向‖位錯線運動方向；正刃型位錯與受力方向相同，負刃型位錯與受力方向相反。螺型位錯運動的特點：位錯線‖柏氏矢量‖滑移方向‖受力方向‖位錯線運動方向；位錯線與柏氏矢量相同為右螺型位錯，相反為左螺型位錯；右螺型位錯向左移動，左螺型位錯向右移動。4.混合型位錯定義：如果柏氏矢量b和位錯線既不垂直又不平行而是交成任意角度，則位錯是刃型和螺型的混合類型，稱為混合型位錯。5.位錯密度定義1：單位體積中所包含的位錯線的總長度稱為位錯密度，即：式中，V是晶體體積，L為該晶體中位錯線的總長度。定義2：穿過單位截面積的位錯線數(shù)目。

理論值退火ρ＝1010－12加工硬化ρ＝1015－16位錯密度強度晶須(三)面缺陷面缺陷：晶體的外表面（表面或自由界面）和內(nèi)界面。內(nèi)界面：晶界、亞晶界、孿晶界、堆垛層錯和相界。1.晶體表面：定義：晶體表面是指金屬與真空或氣體、液體等外部