1、材料缺陷對材料性能得影響女神維納斯因為她得 “無臂”之美而廣為人知 , 但就是在日常得生產(chǎn)生活中,人們更追求得就是無誤差得完美。那么究竟缺陷能夠在材料中造成什么影響呢 , 在此我將進(jìn)行簡單得概述。材料具有多種性能 , 大致分為兩類 , 一就是使用性能 , 包括力學(xué)性能、物理性能與化學(xué)性能等 ; 二就是工藝性能 , 例如鑄造性、 可鍛性、可焊性、切削加工性以及熱處理性等等。在我們生產(chǎn)中經(jīng)常用到得材料 , 其性能常常因為微觀上小小得差異而變得迥然不同、 我們就理想型得完整晶體進(jìn)行對于材料缺陷對材料性能得影響得研究與探索。晶體缺陷 : 在理想完整晶體中 , 原子按一定得次序嚴(yán)格地處在空間有規(guī)則得、周

2、期性得格點上。但在實際得晶體中 , 由于晶體形成條件、原子得熱運動及其它條件得影響 , 原子得排列不可能那樣完整與規(guī)則 , 往往存在偏離了理想晶體結(jié)構(gòu)得區(qū)域。這些與完整周期性點陣結(jié)構(gòu)得偏離就就是晶體中得缺陷 , 它破壞了晶體得對稱性。晶體中存在得缺陷種類很多 , 根據(jù)幾何形狀與涉及得范圍?？煞譃辄c缺陷、面缺陷、線缺陷幾種主要類型。點缺陷 : 就是指三維尺寸都很小 , 不超過幾個原子直徑得缺陷。 主要有空位與間隙原子在一般情形下 , 點缺陷主要影響晶體得物理性質(zhì), 如比容、比熱容、電阻率等比容得定義 : 為了在晶體內(nèi)部產(chǎn)生一個空位 , 需將該處得原子移到晶體表面上得新原子位置 , 這就導(dǎo)致晶體體

3、積增加、比熱容得定義 : 由于形成點缺陷需向晶體提供附加得能量( 空位生成焓 ), 因而引起附加比熱容、電阻率 : 金屬得電阻來源于離子對傳導(dǎo)電子得散射。 在完整晶體中 , 電子基本上就是在均勻電場中運動 , 而在有缺陷得晶體中 , 在缺陷區(qū)點陣得周期性被破壞 , 電場急劇變化 , 因而對電子產(chǎn)生強(qiáng)烈散射 , 導(dǎo)致晶體得電阻率增大。此外 , 點缺陷還影響其它物理性質(zhì): 如擴(kuò)散系數(shù)、內(nèi)耗、介電常數(shù)等、”在堿金屬得鹵化物晶體中 , 由于雜質(zhì)或過多得金屬離子等點缺陷對可見光得選擇性吸收 , 會使晶體呈現(xiàn)色彩。這種點缺陷便稱為色心、在一般情形下 , 點缺陷對金屬力學(xué)性能得影響較小 , 它只就是通過與位

4、錯交互作用 , 阻礙位錯運動而使晶體強(qiáng)化。 但在高能粒子輻照得情形下 , 由于形成大量得點缺陷與擠塞子 , 會引起晶體顯著硬化與脆化。這種現(xiàn)象稱為 輻照硬化 。缺陷對物理性能得影響很大 , 可以極大得影響材料得導(dǎo)熱 , 電阻 , 光學(xué) , 與機(jī)械性能 , 極大地影響材料得各種性能指標(biāo) , 比如強(qiáng)度 , 塑性等?；瘜W(xué)性能影響主要集中在材料表面性能上 , 比如雜質(zhì)原子得缺陷會在大氣環(huán)境下形成原電池模型 , 極大地加速材料得腐蝕 , 另外表面能量也會受到缺陷得極大影響 , 表面化學(xué)活性 , 化學(xué)能等等?？傊绊懛浅４?, 但就是如果合理得利用缺陷, 可以提高材料某一方面得性能 , 比如人工在半導(dǎo)體材

5、料中進(jìn)行摻雜 , 形成空穴 , 可以極大地提高半導(dǎo)體材料得性能。金屬材料得強(qiáng)度與位錯在材料受到外力得情況下如何運動有很大得關(guān)系、 如果位錯運動受到得阻礙較小 , 則材料強(qiáng)度就會較高。 實際材料在發(fā)生塑性變形時 , 位錯得運動就是比較復(fù)雜得 , 位錯之間相互反應(yīng)、位錯受到阻礙不斷塞積、材料中得溶質(zhì)原子、第二相等都會阻礙位錯運動 , 從而使材料出現(xiàn)加工硬化。因此 , 要想增加材料得強(qiáng)度就要通過諸如 : 細(xì)化晶粒 ( 晶粒越細(xì)小晶界就越多 , 晶界對位錯得運動具有很強(qiáng)得阻礙作用 ) 、有序化合金、第二相強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化等手段使金屬得強(qiáng)度增加。以上增加金屬強(qiáng)度得根本原理就就是想辦法阻礙位錯得運動?？瘴痪?/p>

6、是指未被原子所占有得晶格結(jié)點。 間隙原子就是處在晶格間隙中得多余原子。點缺陷得出現(xiàn) , 使周圍得原子發(fā)生靠攏或撐開 , 造成晶格畸變。 使材料得強(qiáng)度、硬度與電阻率增加、所以金屬中 , 點缺陷越多 , 它得強(qiáng)度、硬度越高。除了點缺陷這一經(jīng)常討論得缺陷外, 還有一些缺陷也產(chǎn)生了重要得作用。線缺陷 : 就是指三維空間中在二維方向上尺寸較小 , 在另一維方面上尺寸較大得缺陷。屬于這類缺陷主要就是位錯。 位錯就是晶體中得某處有一列或若干列原子發(fā)生了某種有規(guī)律得錯排現(xiàn)象、面缺陷 : 就是指二維尺寸很大而第三維尺寸很小得缺陷、通常就是指晶界與亞晶界。晶界 : 晶粒之間得邊界稱為晶界。亞晶界 : 亞晶粒之間得

7、邊界叫亞晶界。按缺陷得形成又可以分為本征缺陷與雜質(zhì)缺陷。本征缺陷 - 由晶體本身偏離晶格結(jié)構(gòu)形成得缺陷 , 就是由于晶格結(jié)點上得粒子得熱運動產(chǎn)生得 , 也稱熱缺陷。如 :空位缺陷 : 晶格結(jié)點缺少了某些原子( 或離子 ) 而出現(xiàn)了空位。間充缺陷 : 在晶格結(jié)點得空隙中 , 間充有原子 ( 或離子 ) 。錯位缺陷 : 在晶格結(jié)點上 A 類原子占據(jù)了 B 類原子所應(yīng)占據(jù)得位置。非整比缺陷 : 晶體得組成偏離了定組成定律得非整比性得缺陷。雜質(zhì)缺陷雜質(zhì)粒子進(jìn)入晶體形成得缺陷, 如雜質(zhì)粒子與間隙粒子缺陷。晶體缺陷一般對晶體得化學(xué)性質(zhì)影響較小 , 而對晶體得一些物理性質(zhì)如導(dǎo)電性、磁性、光學(xué)性能及機(jī)械性能影響很大。工業(yè)上使用得金屬材料絕大多數(shù)都就是多晶體。由于晶格空位與間隙原子得出現(xiàn) , 原子間得作用力平衡被破壞 , 使其周圍得其它原子發(fā)生移動 , 偏離晶體得結(jié)點位置 , 這種現(xiàn)象稱為晶格畸變、以上都為可以影響材料性能得缺陷。在力學(xué)性能方面 , 改變晶體強(qiáng)度可以改變晶體缺陷數(shù)量此圖為晶體強(qiáng)度與晶體缺陷數(shù)量得關(guān)系工業(yè)上提高金屬材料強(qiáng)度晶體強(qiáng)度與晶體缺陷數(shù)量關(guān)系得基