晶體中的缺陷

晶體中的缺陷齊建全晶體中的缺陷概述在介紹晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，為了說明晶體的周期性和方向性，把晶體處理為完全理想狀態(tài)，實(shí)際上晶體中存在著偏離理想的結(jié)構(gòu)，晶體缺陷就是指實(shí)際晶體中與理想的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差的區(qū)域。這些區(qū)域的存在，并不影響晶體結(jié)構(gòu)的基本特性，僅是晶體中少數(shù)原子的排列特征發(fā)生了改變。

缺陷分類（1）點(diǎn)缺陷（零維缺陷）：空位、間隙原子、雜質(zhì)等（2）線缺陷（一維缺陷）：位錯(cuò)等（3）面缺陷（二維缺陷）：晶界、表面、相界、層錯(cuò)（4）體缺陷（三維缺陷）：沉淀相、孔洞、亞結(jié)構(gòu)等缺陷分類晶體缺陷點(diǎn)缺陷線缺陷:位錯(cuò)面缺陷空位晶格中的雜質(zhì)原子刃型:螺型:混合型:界面表面堆垛層錯(cuò)晶界亞晶界孿晶界相界間隙原子點(diǎn)缺陷的類型晶體中的各種點(diǎn)缺陷1-大的置換原子；2-肖脫基缺陷；3-異類間隙原子；4-復(fù)合空位；5－弗蘭克爾缺陷；6-小的置換原子點(diǎn)缺陷

晶格正常結(jié)點(diǎn)位置出現(xiàn)空位后，其周圍原子由于失去了一個(gè)近鄰原子而使相互間的作用力失去平衡，因此它們會(huì)朝空位方向作一定程度的弛豫，并使空位周圍出現(xiàn)一個(gè)波及一定范圍的彈性畸變區(qū)。

空位形成除引起點(diǎn)陣畸變外，亦會(huì)割斷鍵力，故空位形成需能量，空位形成能（ΔEV）為形成一個(gè)空位所需能量。點(diǎn)缺陷形成能空位的移動(dòng)原子作熱振動(dòng)，一定溫度下原子熱振動(dòng)能量一定，呈統(tǒng)計(jì)分布，在瞬間一些能量大的原子克服周圍原子對(duì)它的束縛，遷移至別處，形成空位。點(diǎn)缺陷的平衡濃度

熱力學(xué)分析表明：在高于0K的任何溫度下，晶體最穩(wěn)定的狀態(tài)是含有一定濃度點(diǎn)缺陷的狀態(tài)。在某一溫度下，晶體自由焓最低時(shí)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)缺陷濃度為點(diǎn)缺陷的平衡濃度，用CV表示。在一定溫度下，晶體中有一定平衡數(shù)量的空位和間隙原子，其數(shù)量可近似算出。

設(shè)自由能F=U－TSU為內(nèi)能，S為系統(tǒng)熵（包括振動(dòng)熵Sf和排列熵SC）空位的引入，一方面由于彈性畸變使晶體內(nèi)能增加；另一方面又使晶體中混亂度增加，使熵增加。而熵的變化包括兩部分：①空位改變它周圍原子的振動(dòng)引起振動(dòng)熵Sf；②空位在晶體點(diǎn)陣中的排列可有許多不同的幾何組態(tài)，使排列熵SC增加。

設(shè)在溫度T時(shí)，含有N個(gè)結(jié)點(diǎn)的晶體中形成n個(gè)空位，與無空位晶體相比：

ΔF=n·ΔEV-T·ΔSΔS=ΔSC+n·ΔSfn個(gè)空位引入，可能的原子排列方式：利用玻爾茲曼關(guān)系，化簡可得：

平衡時(shí)，自由能最小，即：當(dāng)N和n很大時(shí)，可用斯特令近似公式將上式改寫為：式中A=exp(ΔSf/k)，由振動(dòng)熵決定，約為1～10。自由能隨n的變化上式表示的是空位平衡濃度和空位形成能以及溫度之間的關(guān)系，由于間隙原子的形成能較大，在相同溫度下，間隙原子濃度比空位濃度小的多，通?？梢院雎圆挥?jì)，所以一般情況下，金屬晶體的點(diǎn)缺陷主要是指空位。

若已知EV和ΔSf，則可由上式計(jì)算出任一溫度T下的濃度C.由上式可得：

1）晶體中空位在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，一定溫度T對(duì)應(yīng)一平衡濃度C2）C與T呈指數(shù)關(guān)系，溫度升高，空位濃度增大

3）空位形成能EV大，空位濃度小例如：已知銅中EV=1.44×10-19J/atom，A取為1，則T100K300K500K700K900K1000KCV10-5710-1910-1110-8.110-6.310-5.7

例題

Cu晶體的空位形成能Ev為0.9ev/atom，或1.44×10－19J/atom，材料常數(shù)A取作1，玻爾茲曼常數(shù)k＝1.38×10－23J/K，計(jì)算：

1）在500℃下，每立方米Cu中的空位數(shù)目。

2）500℃下的平衡空位濃度。解：首先確定1m3體積內(nèi)Cu原子的總數(shù)（已知Cu的摩爾質(zhì)量為MCu＝63.54g/mol，500℃下Cu的密度ρCu＝8.96×106g/m3

1）將N代入空位平衡濃度公式，計(jì)算空位數(shù)目nv

2）計(jì)算空位濃度即在500℃時(shí)，每106個(gè)原子中才有1.4個(gè)空位?？瘴辉诰w中的分布是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，其不斷地與周圍原子交換位置，使空位移動(dòng)所必需的能量，叫空位移動(dòng)能Em。下圖所示為空位移動(dòng)。

空位的移動(dòng)點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)和作用

在點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)間隙原子與一個(gè)空位相遇時(shí)，將落入該空位，使兩者都消失，稱為復(fù)合。點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)的作用由于空位和間隙原子不斷的產(chǎn)生與復(fù)合，使得晶體中的原子不停地向別處作不規(guī)則地布朗運(yùn)動(dòng)，這就是晶體的自擴(kuò)散，是固態(tài)相變、表面化學(xué)熱處理、蠕變、燒結(jié)等過程的基礎(chǔ)。過飽和點(diǎn)缺陷給定溫度下，晶體中存在一平衡的點(diǎn)缺陷濃度，通過一些方法，晶體中的點(diǎn)缺陷濃度超過平衡濃度。

1）高溫淬火把空位保留到室溫：加熱后，使缺陷濃度較高，然后快速冷卻，使點(diǎn)缺陷來不及復(fù)合過程。

2）輻照：高能粒子輻照晶體，形成數(shù)量相等的空位和間隙原子（原子不斷離位而產(chǎn)生）。

3）塑性變形：位錯(cuò)滑移并交割后留下大量的點(diǎn)缺陷。另外，點(diǎn)缺陷還會(huì)聚集成空位片，過多的空位片造成材料區(qū)域崩塌而破壞，形成孔洞。點(diǎn)缺陷對(duì)晶體性質(zhì)的影響在一般情形下，點(diǎn)缺陷主要影響晶體的物理性質(zhì)，如比容、比熱容、電阻率等1．對(duì)電阻的影響空位引起點(diǎn)陣畸變，使傳導(dǎo)電子受到散射，產(chǎn)生附加電阻2．對(duì)力學(xué)性能的影響在一般情形下，點(diǎn)缺陷對(duì)金屬力學(xué)性能的影響較小，它只是通過和位錯(cuò)交互作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而使晶體強(qiáng)化。但在高能粒子輻照的情形下，由于形成大量的點(diǎn)缺陷和擠塞子（間隙原子），會(huì)引起晶體顯著硬化和脆化。3．對(duì)比容的影響點(diǎn)缺陷基本理論小結(jié)1、點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)穩(wěn)定的缺陷。2、不同金屬點(diǎn)缺陷形成能不同。3、點(diǎn)缺陷濃度與點(diǎn)缺陷形成能、溫度密切相關(guān)4、點(diǎn)缺陷對(duì)金屬的物理及力學(xué)性能有明顯影響5、點(diǎn)缺陷對(duì)材料的高溫蠕變、沉淀、回復(fù)、表面氧化、燒結(jié)有重要影響點(diǎn)缺陷的缺陷化學(xué)點(diǎn)缺陷的符號(hào)表征:Kroger-Vink符號(hào)點(diǎn)缺陷名稱點(diǎn)缺陷所帶有效電荷缺陷在晶體中所占的格點(diǎn)×中性●正電荷′

負(fù)電荷例子：以MX型化合物為例：1.空位（vacancy）用V來表示，符號(hào)中的右下標(biāo)表示缺陷所在位置，VM含義即M原子位置是空的。2.間隙原子（interstitial）亦稱為填隙原子，用Mi、Xi來表示，其含義為M、X原子位于晶格間隙位置。3.錯(cuò)位原子錯(cuò)位原子用MX、XM等表示，MX的含義是M原子占據(jù)X原子的位置。XM表示X原子占據(jù)M原子的位置。4.自由電子（electron）與電子空穴(hole）分別用e，和h·來表示。其中右上標(biāo)中的一撇“，”代表一個(gè)單位負(fù)電荷，一個(gè)圓點(diǎn)“·”代表一個(gè)單位正電荷。

5.帶電缺陷

在NaCl晶體中，取出一個(gè)Na+離子，會(huì)在原來的位置上留下一個(gè)電子e，，寫成VNa’

，即代表Na+離子空位，帶一個(gè)單位負(fù)電荷;同理，Cl－離子空位記為VCl·

，即代表Cl－離子空位，帶一個(gè)單位正電荷。即：VNa’=VNa＋e，，VCl·

=VCl＋h·

其它帶電缺陷1)CaCl2加入NaCl晶體時(shí)，若Ca2+離子位于Na+離子位置上，其缺陷符號(hào)為CaNa·

，此符號(hào)含義為Ca2+離子占據(jù)Na+離子位置，帶有一個(gè)單位正電荷。2)CaZr,,表示Ca2+離子占據(jù)Zr4+離子位置，此缺陷帶有二個(gè)單位負(fù)電荷。

其余的缺陷VM、VX、Mi、Xi等都可以加上對(duì)應(yīng)于原陣點(diǎn)位置的有效電荷來表示相應(yīng)的帶電缺陷。

6.締合中心電性相反的缺陷距離接近到一定程度時(shí)，在庫侖力作用下會(huì)締合成一組或一群，產(chǎn)生一個(gè)締合中心，VM’和VX·發(fā)生締合,記為（VM’VX·

）。符號(hào)規(guī)則P缺陷種類：缺陷原子M

或空位VC有效電荷數(shù)P’負(fù)電荷·正電荷（中性）缺陷位置（i間隙）Max.C=P的電價(jià)–P上的電價(jià)

有效電荷≠實(shí)際電荷。對(duì)于電子、空穴及原子晶體，二者相等；對(duì)于化合物晶體，二者一般不等。注：缺陷反應(yīng)表示法

對(duì)于雜質(zhì)缺陷而言，缺陷反應(yīng)方程式的一般式：缺陷反應(yīng)方程式應(yīng)遵循的原則

三個(gè)原則：

（1）位置關(guān)系（2）質(zhì)量平衡（3）電中性缺陷產(chǎn)生復(fù)合化學(xué)反應(yīng)AB+C

（1）位置關(guān)系：在化合物MaXb中，無論是否存在缺陷，其正負(fù)離子位置數(shù)（即格點(diǎn)數(shù)）的之比始終是一個(gè)常數(shù)a/b，即：M的格點(diǎn)數(shù)/X的格點(diǎn)數(shù)a/b。如NaCl結(jié)構(gòu)中，正負(fù)離子格點(diǎn)數(shù)之比為1/1，Al2O3中則為2/3。注意：位置關(guān)系強(qiáng)調(diào)形成缺陷時(shí)，基質(zhì)晶體中正負(fù)離子格點(diǎn)數(shù)之比保持不變，并非原子個(gè)數(shù)比保持不變。在上述各種缺陷符號(hào)中，VM、VX、MM、XX、MX、XM等位于正常格點(diǎn)上，對(duì)格點(diǎn)數(shù)的多少有影響，而Mi、Xi、e，、h·等不在正常格點(diǎn)上，對(duì)格點(diǎn)數(shù)的多少無影響。形成缺陷時(shí)，基質(zhì)晶體中的原子數(shù)會(huì)發(fā)生變化，外加雜質(zhì)進(jìn)入基質(zhì)晶體時(shí)，系統(tǒng)原子數(shù)增加，晶體尺寸增大；基質(zhì)中原子逃逸到周圍介質(zhì)中時(shí)，晶體尺寸減小。

（2）質(zhì)量平衡：與化學(xué)反應(yīng)方程式相同，缺陷反應(yīng)方程式兩邊的質(zhì)量應(yīng)該相等。需要注意的是缺陷符號(hào)的右下標(biāo)表示缺陷所在的位置，對(duì)質(zhì)量平衡無影響。（V的質(zhì)量=0）（3）電中性：電中性要求缺陷反應(yīng)方程式兩邊的有效電荷數(shù)必須相等，晶體必須保持電中性。

缺陷反應(yīng)實(shí)例

（1）雜質(zhì)（組成）缺陷反應(yīng)方程式──雜質(zhì)在基質(zhì)中的溶解過程：雜質(zhì)進(jìn)入基質(zhì)晶體時(shí)，一般遵循雜質(zhì)的正負(fù)離子分別進(jìn)入基質(zhì)的正負(fù)離子位置的原則，這樣基質(zhì)晶體的晶格畸變小，缺陷容易形成。在不等價(jià)替換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生間隙質(zhì)點(diǎn)或空位。例1·寫出NaF加入YF3中的缺陷反應(yīng)方程式以正離子為基準(zhǔn)，反應(yīng)方程式為：以負(fù)離子為基準(zhǔn)，反應(yīng)方程式為：以正離子為基準(zhǔn)，缺陷反應(yīng)方程式為：以負(fù)離子為基準(zhǔn)，則缺陷反應(yīng)方程式為：例2·寫出CaCl2加入KCl中的缺陷反應(yīng)方程式基本規(guī)律：低價(jià)正離子占據(jù)高價(jià)正離子位置時(shí)，該位置帶有負(fù)電荷，為了保持電中性，會(huì)產(chǎn)生負(fù)離子空位或間隙正離子。高價(jià)正離子占據(jù)低價(jià)正離子位置時(shí)，該位置帶有正電荷，為了保持電中性，會(huì)產(chǎn)生正離子空位或間隙負(fù)離子。例3·MgO形成肖特基缺陷MgO形成肖特基缺陷時(shí)，表面的Mg2+和O2-離子遷移到表面新位置上，在晶體內(nèi)部留下空位:MgMgsurface+OOsurfaceMgMgnewsurface+OOnewsurface+

以零O（naught）或Null代表無缺陷狀態(tài)，則：MgO形成肖特基缺陷：

O熱缺陷反應(yīng)方程式例4·AgBr形成弗侖克爾缺陷

其中半徑小的Ag+離子進(jìn)入晶格間隙，在其格點(diǎn)上留下空位，方程式為：

AgAg

當(dāng)晶體中剩余空隙比較小，如NaCl型結(jié)構(gòu)，容易形成肖特基缺陷；當(dāng)晶體中剩余空隙比較大時(shí)，如螢石CaF2型結(jié)構(gòu)等，容易產(chǎn)生弗侖克爾缺陷。一般規(guī)律：熱缺陷濃度的計(jì)算

在一定溫度下，熱缺陷是處在不斷地產(chǎn)生和消失的過程中，當(dāng)單位時(shí)間產(chǎn)生和復(fù)合而消失的數(shù)目相等時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，熱缺陷的數(shù)目保持不變。根據(jù)質(zhì)量作用定律，可以利用化學(xué)平衡方法計(jì)算熱缺陷的濃度。缺陷看作化學(xué)物質(zhì)

熱缺陷濃度化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)數(shù)據(jù)化學(xué)平衡法熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理法質(zhì)量定律

在一定溫度下，熱缺陷是處在不斷地產(chǎn)生和消失的過程中，當(dāng)單位時(shí)間產(chǎn)生和復(fù)合而消失的數(shù)目相等時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，熱缺陷的數(shù)目保持不變?；瘜W(xué)平衡方法計(jì)算熱缺陷濃度（1）MX2型晶體肖特基缺陷濃度的計(jì)算CaF2晶體形成肖特基缺陷反應(yīng)方程式為：動(dòng)態(tài)平衡G=－RTlnK又[O]=1，（2）弗侖克爾缺陷濃度的計(jì)算AgBr晶體形成弗侖克爾缺陷的反應(yīng)方程式為：

AgAg平衡常數(shù)K為：

式中[AgAg]1。又G=－RTlnK

式中G為形成1摩爾弗侖克爾缺陷的自由焓變化。注意:在計(jì)算熱缺陷濃度時(shí)，由形成缺陷而引發(fā)的周圍原子振動(dòng)狀態(tài)的改變所產(chǎn)生的振動(dòng)熵變，在多數(shù)情況下可以忽略不計(jì)。且形成缺陷時(shí)晶體的體積變化也可忽略，故熱焓變化可近似地用內(nèi)能來代替。所以，實(shí)際計(jì)算熱缺陷濃度時(shí)，一般都用形成能代替計(jì)算公式中的自由焓變化。熱缺陷在外力作用下的運(yùn)動(dòng)

由于熱缺陷的產(chǎn)生與復(fù)合始終處于動(dòng)態(tài)平衡，即缺陷始終處在運(yùn)動(dòng)變化之中,缺陷的相互作用與運(yùn)動(dòng)是材料中的動(dòng)力學(xué)過程得以進(jìn)行的物理基礎(chǔ)。無外場(chǎng)作用時(shí)，缺陷的遷移運(yùn)動(dòng)完全無序。在外場(chǎng)（可以是力場(chǎng)、電場(chǎng)、濃度場(chǎng)等）作用下，缺陷可以定向遷移，從而實(shí)現(xiàn)材料中的各種傳輸過程（離子導(dǎo)電、傳質(zhì)等）及高溫動(dòng)力學(xué)過程（擴(kuò)散、燒結(jié)等）能夠進(jìn)行。熱缺陷與晶體的離子導(dǎo)電性式中:n-單位體積中帶電粒子的數(shù)目

V-帶電粒子的漂移（運(yùn)動(dòng)）速度-電場(chǎng)強(qiáng)度z-粒子的電價(jià)則j=nzeV為單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面的電荷量。=V/是帶電粒子的遷移率?？偟碾妼?dǎo)率

純凈晶體:只有本征缺陷（即熱缺陷）

能斯特—愛因斯坦（Nernst-Einstein）方程：

式中：D是帶電粒子在晶體中的擴(kuò)散系數(shù)；n為單位體積的電荷載流子數(shù)，即單位體積的缺陷數(shù)。

綜上所述，晶體的離子電導(dǎo)率取決于晶體中熱缺陷的多少以及缺陷在電場(chǎng)作用下的漂移速度的高低或擴(kuò)散系數(shù)的大小。通過控制缺陷的多少可以改變材料的導(dǎo)電性能。氧化物中的點(diǎn)缺陷本征缺陷，也稱為熱缺陷非本征缺陷，包括非化學(xué)計(jì)量比缺陷和雜質(zhì)缺陷氧化物晶體中的本征缺陷本征離子電導(dǎo)載流子―晶體熱缺陷所形成的缺陷

Frenkeldefect，弗侖克爾缺陷

Schottkydefect，肖特基缺陷F缺陷[]=[]=nf

N---單位體積內(nèi)離子結(jié)點(diǎn)數(shù)Ef---形成一對(duì)F缺陷所需要的能量k---Boltzman常數(shù)以陽離子間隙-空位對(duì)為例，S缺陷[]=[]=ns

N－單位體積內(nèi)正負(fù)離子對(duì)數(shù)Es－缺陷形成能，離解一陽離子和一陰離子達(dá)到表面所需要的能量由以上兩式濃度取決于T、E，T↑→N↑，E↓→N↑離解能與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，Es＜Ef

雜質(zhì)離子電導(dǎo)濃度取決于雜質(zhì)的數(shù)量，種類，n

組分缺陷：非化學(xué)計(jì)量比產(chǎn)生的晶格缺陷（氣氛，壓力……）非化學(xué)計(jì)量配比的化合物中由于晶體化學(xué)組成的偏離，而形成離子空位或間隙離子等晶格缺陷稱為組分缺陷。晶格缺陷的種類、濃度給材料的電導(dǎo)帶來很大影響陽離子空位MnO、FeO、CoO、NiO中金屬不足，寫為M1-δOδ取決于溫度，氧分壓，因物質(zhì)種類而異平衡狀態(tài)下，缺陷化學(xué)反應(yīng)如下(1)根據(jù)質(zhì)量作用定律，由公式(1)寫出平衡常數(shù)從而得到∴溫度一定時(shí)，空穴濃度與氧分壓的1/6次方成正比，若遷移率不隨氧分壓變化，則電導(dǎo)率與氧分壓的1/6次方成正比。V心陽離子空位是負(fù)電中心，稱作V心陰離子空位TiO2等氧化物在還原爐中焙燒，失去氧，產(chǎn)生氧空位為氧離子空位。分子表達(dá)式為利用質(zhì)量作用定律，可以得到反應(yīng)的缺陷平衡式F心陰離子空位是正電中心，稱為F心。F心和V心都是色心間隙離子金屬氧化物ZnO由于金屬離子過剩，形成間隙離子缺陷。表示為:Zn1+δO一定溫度下，ZnO晶體和周圍氧分壓處于平衡狀態(tài)利用質(zhì)量作用定律生成的主要缺陷為時(shí)，電子濃度[e’]為生成的主要缺陷為時(shí)，電子濃度[e’]為雜質(zhì)缺陷施主雜質(zhì)：

雜質(zhì)化合價(jià)高于所替代離子的化合價(jià)，如在鈦酸鋇中的替代Ba的3價(jià)稀土元素和替代Ti的Nb、W等。受主雜質(zhì)：雜質(zhì)化合價(jià)低于所替代離子的化合價(jià)，如在鈦酸鋇中的替代Ba的K、Na和替代Ti的Mn、Fe、Mg等。施主雜質(zhì)電子補(bǔ)償：

陽離子缺位補(bǔ)償：受主雜質(zhì)空穴補(bǔ)償：

氧缺位補(bǔ)償：間隙雜質(zhì)雜質(zhì)離子很小，如H+、B3+等：位錯(cuò)的基本概念

位錯(cuò)概念的引入★1926年Frank計(jì)算了理論剪切強(qiáng)度，與實(shí)際剪切強(qiáng)度相比，相差３~４個(gè)數(shù)量級(jí)，當(dāng)時(shí)無法解釋，此矛盾持續(xù)了很長時(shí)間?！?947年Cottrell發(fā)表了溶質(zhì)原子與位錯(cuò)間交互作用的研究報(bào)告?！?950年FrankandReed同時(shí)提出了位錯(cuò)萌生機(jī)制?！?957年公布了世界上第一張位錯(cuò)照片?！锝裉?，位錯(cuò)理論已經(jīng)成為塑性變形及強(qiáng)化的理論基礎(chǔ)★1939年Burgers提出柏氏矢量b以表征位錯(cuò)的特征，闡述了位錯(cuò)彈性應(yīng)力場(chǎng)理論?！?934年Taylor在晶體中引入位錯(cuò)概念，將位錯(cuò)與晶體結(jié)構(gòu)、晶體的滑移聯(lián)系起來解釋了這種差異。3.2.2．位錯(cuò)類型

●刃型位錯(cuò)：●螺型位錯(cuò)：●混合型位錯(cuò)：

刃型位錯(cuò)特征：

1）刃型位錯(cuò)有一額外半原子面

2）位錯(cuò)線不一定是直線，可以是折線或曲線，但刃型位錯(cuò)線必與滑移矢量垂直，且滑移面是位錯(cuò)線和滑移矢量所構(gòu)成的唯一平面。

3）位錯(cuò)周圍的點(diǎn)陣發(fā)生彈性畸變，既有正應(yīng)變，又有切應(yīng)變位錯(cuò)是一管道螺型位錯(cuò)---特征：1）螺型位錯(cuò)無額外半原子面，原子錯(cuò)排呈軸對(duì)稱2）螺型位錯(cuò)與滑移矢量平行，故一定是直線3）包含螺位錯(cuò)的面必然包含滑移矢量，故螺位錯(cuò)可以有無窮個(gè)滑移面，但實(shí)際上滑移通常是在原子密排面上進(jìn)行，故有限4）螺位錯(cuò)周圍的點(diǎn)陣也發(fā)生了彈性畸變，但只有平行于位錯(cuò)線的切應(yīng)變，無正應(yīng)變（在垂直于位錯(cuò)線的平面投影上，看不出缺陷）5）位錯(cuò)線的移動(dòng)方向與晶塊滑移方向互相垂直混合位錯(cuò)位錯(cuò)線上任一點(diǎn)的滑移矢量相同，但兩者方向夾角呈任意角度，圖為混合位錯(cuò)的產(chǎn)生柏氏矢量

柏氏矢量是描述位錯(cuò)性質(zhì)的一個(gè)重要物理量，1939年Burgers提出，故稱該矢量為“柏格斯矢量”或“柏氏矢量”，用b表示柏氏矢量的確定（方法與步驟）

1）人為假定位錯(cuò)線方向，一般是從紙背向紙面或由上向下為位錯(cuò)線正向

2）用右手螺旋法則來確定柏格斯回路的旋轉(zhuǎn)方向，使位錯(cuò)線的正向與右螺旋的正向一致

3）將含有位錯(cuò)的實(shí)際晶體和理想的完整晶體相比較

在實(shí)際晶體中作一柏氏回路，在完整晶體中按其相同的路線和步伐作回路，自路線終點(diǎn)向起點(diǎn)的矢量，即“柏氏矢量”。柏氏矢量b的物理意義1）表征位錯(cuò)線的性質(zhì)據(jù)b與位錯(cuò)線的取向關(guān)系可確定位錯(cuò)線性質(zhì)，

2）b表征了總畸變的積累圍繞一根位錯(cuò)線的柏氏回路任意擴(kuò)大或移動(dòng)，回路中包含的點(diǎn)陣畸變量的總累和不變，因而由這種畸變總量所確定的柏氏矢量也不