材料科學(xué)基礎(chǔ) chp-3-晶體缺陷

第三章晶體缺陷非理想晶體結(jié)構(gòu)金屬物理篇章目錄3.1點(diǎn)缺陷

3.2位錯(cuò)3.3表面及界面實(shí)際晶體中常存在各種偏離理想結(jié)構(gòu)的區(qū)域，即晶體缺陷。晶體缺陷對(duì)晶體的性質(zhì)起著重要作用。存在于晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷，按幾何特征可分為：晶體缺陷零維—點(diǎn)缺陷空位、間隙原子、置換原子、復(fù)雜離子

一維—線缺陷各類位錯(cuò)二維—面缺陷各類界面，表面及層錯(cuò)等三維—體缺陷第二相粒子、空位團(tuán)等3.1 點(diǎn)缺陷一、點(diǎn)缺陷的形式與分類金屬晶體中，點(diǎn)缺陷的存在形式有：空位、間隙原子，置換原子。半金屬Si、Ge中摻入三價(jià)和五價(jià)雜質(zhì)元素，晶體中產(chǎn)生載流子，得到P型（空穴）和N型（電子）半導(dǎo)體材料。離子晶體中，單一點(diǎn)缺陷的出現(xiàn)，晶體將失去電平衡。為了保持電中性，多以復(fù)合點(diǎn)缺陷形式出現(xiàn)，形成能較高。

Frank

復(fù)合型空位＋間隙離子

Shockley

復(fù)合型一對(duì)帶電空位FrankShockleyNaCl晶體Ca+2取代Na+Ca+2Na+Cl-空位按形成原因分為三類：熱缺陷

由原子的熱振動(dòng)，形變加工，高能粒子轟擊等，此類點(diǎn)缺陷濃度受熱力學(xué)控制，尤其前者與溫度有關(guān)。

Cv＝f（T）雜質(zhì)缺陷如摻雜、氧化或其他原因引入的外來原子或分子。非化學(xué)計(jì)量

離子晶體的陶瓷、金屬間化合物，通常以化合物為基形成固溶體。成分在分子式AxBy左右變化，此類點(diǎn)缺陷稱為非化學(xué)計(jì)量點(diǎn)缺陷。電子陶瓷中的這類點(diǎn)缺陷濃度，會(huì)隨周圍環(huán)境發(fā)生變化，是制造檢測(cè)元件（傳感器）的基礎(chǔ)。例：SnO2在缺氧氣氛中，將放出氧（O2↑）電學(xué)性能變化，據(jù)此原理可測(cè)量周圍氣氛氧含量。帶負(fù)電荷的點(diǎn)缺陷帶正電荷的氧空位二、點(diǎn)缺陷的平衡濃度與線缺陷、面缺陷不同，點(diǎn)缺陷在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，其平衡濃度隨溫度升高而增加。設(shè)晶體中原子的正常位置數(shù)N，空位數(shù)目為n；形成一個(gè)空位所需的能量為Ev；

n個(gè)空位的組態(tài)熵為Sc；振動(dòng)熵為nSv；則體系自由能改變：ΔG=nEv－T(nSv+Sc)

其中組態(tài)熵：ΔG=nEv－T(nSv+Sc)

nΔG0平衡時(shí)：其中ΔGv—空位形成能★結(jié)論：T℃↗、ΔGv↘

Cv↗說明：其它點(diǎn)缺陷也有類似的表達(dá)式，不同的只是形成能的高低、濃度大小不同而以。同類間隙原子形成能太大，平衡濃度很低，可以忽略。異類原子中，只有小半徑的H、O、N、

C、B以間隙式存在。其它原子因半徑大,以置換式存在于晶格中,形成能較小。各種點(diǎn)缺陷的存在形式復(fù)合點(diǎn)缺陷的形成能一般較高，濃度較低?！鼽c(diǎn)缺陷單元形成能之和例：Frank缺陷形成能由空位形成能與間隙缺陷形成能之和。

注：P202.（5-26）式錯(cuò)誤=D-==)2exp(kTGNnCff3.2線缺陷—位錯(cuò)←ττ→滑移面一、位錯(cuò)理論的提出早期認(rèn)為晶體在切應(yīng)力作用下，原子沿滑移面同步剛性地平移，滑移面上下兩部分晶體相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。按此模型推算，晶體開始滑移所必須的力：切應(yīng)變：切應(yīng)力：∵G=104～105N/mm2∴τm=103～104N/mm2而τ實(shí)=100N/mm2按經(jīng)典模型嚴(yán)密推導(dǎo)，也比實(shí)測(cè)值高出103～104倍?！应印R界點(diǎn)a晶體的理論切應(yīng)力與實(shí)驗(yàn)值的比較（單位：N/mm2）金

屬理論切應(yīng)力實(shí)驗(yàn)值切變模量Al38300.78624400Ag39800.37225000Cu64800.49040700α-Fe110002.7568950Mg26300.39316400啟示與設(shè)想：實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)是非理想完整的，存在偏離正常排列的原子結(jié)構(gòu)—某種缺陷，并能在較小的應(yīng)力下運(yùn)動(dòng)。實(shí)際晶體的滑移是非同步剛性的，滑移首先從缺陷處開始，滑移的繼續(xù)靠缺陷的逐步傳遞而實(shí)現(xiàn)。這種特殊的原子排列組態(tài)稱為位錯(cuò)。二、位錯(cuò)模型1、刃型位錯(cuò)刃型位錯(cuò)形成過程刃型位錯(cuò)原子結(jié)構(gòu)

ABCD—滑移面—多余半原子面—已滑移區(qū)—未滑移區(qū)⊥τ→bEF滑移面←τDABC滑移矢量⊥位錯(cuò)核心區(qū)域的原子排列晶體中由已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，原子嚴(yán)重錯(cuò)排而造成的晶體缺陷稱為位錯(cuò)。E-F線稱為位錯(cuò)線。由于它像刀刃，所以稱為刃型位錯(cuò)。正、負(fù)刃位錯(cuò)分別用“⊥”、“”表示。核心區(qū)域FE⊥⊥特點(diǎn):位錯(cuò)線垂直于滑移矢量b，位錯(cuò)線與滑移矢量構(gòu)成的面稱為滑移面。刃型位錯(cuò)周圍的晶體產(chǎn)生畸變，使位錯(cuò)線周圍產(chǎn)生彈性應(yīng)變，造成應(yīng)力場(chǎng)。在位錯(cuò)線周圍的畸變區(qū)原子有較高的能量，該區(qū)只有幾個(gè)原子寬，所以該區(qū)稱線缺陷。2、螺位錯(cuò)單晶受切應(yīng)力τ作用，上下兩部分晶體沿滑移面發(fā)生了部分滑移?；茀^(qū)與未滑移區(qū)交線為EF，EF線周圍的原子失去了正常排列。它們圍繞著EF構(gòu)成了一個(gè)以EF為軸的螺旋面，這種晶體缺陷稱為螺位錯(cuò)。τ螺型位錯(cuò)模型上層原子下層原子EFABCDτbEFτDABC按旋進(jìn)方向，螺位錯(cuò)分左旋與右旋兩類。表示方法:結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

①螺位錯(cuò)線與滑移矢量平行，因此由位錯(cuò)線與滑移矢量構(gòu)成的滑移面不是唯一的。

②螺位錯(cuò)不引起體積膨脹和收縮，但產(chǎn)生剪切畸變，從而在位錯(cuò)線附近產(chǎn)生應(yīng)力場(chǎng)。

③螺位錯(cuò)是包含幾個(gè)原子寬度的線缺陷。右螺左螺b3、混合型位錯(cuò)如果晶體中已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的交界線是曲線。其位錯(cuò)線與滑移矢量既不平行又不垂直，稱為混合型位錯(cuò)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):位錯(cuò)線與滑移方向既不平行也不垂直，其原子排列介于刃、螺位錯(cuò)之間?？煞纸獬扇行秃吐菪头至?。ττDABCb位錯(cuò)環(huán)模型DABC電子顯微鏡下的位錯(cuò)線透射電鏡下鈦合金中的位錯(cuò)線高分辨率電鏡下的刃位錯(cuò)（白點(diǎn)為原子）三、柏氏矢量—定量描述位錯(cuò)的物理量1、柏氏矢量的確定①選定位錯(cuò)線的正方向。②在含有位錯(cuò)的晶體中，繞位錯(cuò)線沿好區(qū)作右旋的閉合回路。③在完整晶體中作同樣回路，它必然不能閉合。④從終點(diǎn)連向起點(diǎn)得。AA右旋閉合回路完整晶體中回路★由此確定的柏氏矢量與柏氏回路的大小及形狀無關(guān)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)或形狀發(fā)生變化時(shí)，其柏氏矢量不變。向上為正刃向下為負(fù)刃對(duì)刃位錯(cuò)⊥⊥多余原子面、位錯(cuò)線和柏氏矢量服從右手定則。右手定則拇指食指中指多余半原子面朝向（⊥）螺位錯(cuò)柏氏矢量的確定：右旋閉合回路完整晶體中回路螺位錯(cuò)∥右螺左螺混合型位錯(cuò)的柏氏矢量2、柏氏矢量的意義意義在于：通過比較反映出位錯(cuò)周圍點(diǎn)陣畸變的總積累（包括強(qiáng)度和取向）。位錯(cuò)可定義為柏氏矢量不為零的晶體缺陷。位錯(cuò)線是晶體滑移區(qū)與未滑移區(qū)的邊界線，滑移區(qū)上下兩部分晶體相對(duì)滑移的大小和方向就是。3、柏氏矢量的性質(zhì)（1）守恒性a.一根位錯(cuò)線只有一個(gè)，運(yùn)動(dòng)過程中不變?！呤腔茀^(qū)上下兩部分晶體相對(duì)滑動(dòng)的矢量?；茀^(qū)未滑移區(qū)∴無論位錯(cuò)線形狀如何，怎樣運(yùn)動(dòng)，滑移區(qū)的相對(duì)滑移矢量不變，即相同。右螺C左螺D例：位錯(cuò)環(huán)的確定ττDABCBACD┻┬ττ┻┬ABττb.幾根位錯(cuò)線的節(jié)點(diǎn)處有：進(jìn)出證明：B1B2+3B2B3L2L3L1B2+3（2）連續(xù)性位錯(cuò)線不能終止在晶體中，只能形成閉合回路、網(wǎng)絡(luò)、連到表面或晶界。┻4、實(shí)際晶體中的柏氏矢量實(shí)際晶體中位錯(cuò)的，通常用晶向表示。

表示錯(cuò)排的程度，稱為位錯(cuò)的強(qiáng)度。一般晶體的滑移是在原子最密集的平面和最密集的方向上進(jìn)行，所以沿該方向造成的位錯(cuò)柏氏矢量，等于最短的滑移矢量。（稱為初基矢量）。這種位錯(cuò)稱為單位位錯(cuò)?！獮樽罱彽脑娱g距的位錯(cuò)。b222wvuna++=r單位位錯(cuò)的體心立方面心立方簡(jiǎn)單立方密排六方a四、位錯(cuò)密度(cm/cm3、1/cm2)退火試樣，ρ為104～106mm-2，經(jīng)變形后為，ρ為1010mm-2。ρσ退火態(tài)加工硬化晶須五、位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)與應(yīng)變能應(yīng)力場(chǎng)

1、應(yīng)力分量彈性體受力后，其內(nèi)部各點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)不同。為了研究物體內(nèi)應(yīng)力隨位置的變化規(guī)律，首先取坐標(biāo)定位。直角坐標(biāo)極坐標(biāo)常用方法：θrP(x,y,z)zyx0P(r,θ,z)取單元體zyxsyy

szz

txz

txy

tyz

tyx

tzy

tzx

sxx

dxdydz微體積在研究P點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，可在P點(diǎn)處取一個(gè)微小的平行六面體（dxdydz）。

如果搞清了微體積各個(gè)面上的應(yīng)力隨位置的變化規(guī)律，那么整個(gè)彈性體的應(yīng)力狀態(tài)就唯一確定了。下標(biāo)1表示作用面下標(biāo)2表示作用方向因彈性體中六面體處于平衡狀態(tài)，因此六面體對(duì)應(yīng)面上的應(yīng)力大小相等，方向相反。固只考慮三個(gè)面上的九個(gè)應(yīng)力分量足以。rzθdrdzdθxy平衡狀態(tài)，有切應(yīng)力互等定律。否則六面體將發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。獨(dú)立可變的應(yīng)力分量只有六個(gè)，它們唯一確定了該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)變分量的表示zyxtyx

ba

虎克定律是聯(lián)系應(yīng)力與應(yīng)變的橋梁rPθ2、螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)在位錯(cuò)中心區(qū)域應(yīng)變很大，不能用虎克定律討論，只有在較遠(yuǎn)處才能用其作近似討論。取各向同性的空心圓柱體，圓柱中線選為z軸，沿xz平面切開后,使之位移b，再把它膠合起來，相當(dāng)于制造一個(gè)螺位錯(cuò)。Lr0bzxyLbz過P點(diǎn)取平面展開rp2由于晶體只在θ面上沿z軸方向切動(dòng)，所以其余應(yīng)變?yōu)?，相應(yīng)的應(yīng)力分量也為0。離開中心r處切應(yīng)變?yōu)椋害扔弥苯亲鴺?biāo)表示，如圖：zyxθPr其余應(yīng)力分量為0應(yīng)力場(chǎng)特點(diǎn)：只有切應(yīng)力，τ∝b，螺位錯(cuò)不引起晶體體積變化。與z無關(guān)，垂直于位錯(cuò)線任一平面上應(yīng)力相同。與θ無關(guān)，軸對(duì)稱。τ∝1/r，但r→0時(shí)，所以不適用于位錯(cuò)中心的嚴(yán)重畸變區(qū)。xyz3、刃位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)制造刃位錯(cuò)的連續(xù)彈性介質(zhì)模型。該問題屬于彈性力學(xué)中平面應(yīng)變問題。經(jīng)推導(dǎo)可得P(x,y,z)點(diǎn)的應(yīng)力場(chǎng)為：極坐標(biāo)表示bP直角坐標(biāo)表示：式中υ—柏松比。詳解見《金屬物理》特點(diǎn)：，且∝1/r。應(yīng)力與z無關(guān)，垂直于位錯(cuò)線任一截面上應(yīng)力分布相同。正應(yīng)力對(duì)稱于y軸（x的偶函數(shù)），切應(yīng)力對(duì)稱于x軸（y的偶函數(shù)）。σxx：當(dāng)y>0，σxx<0，為壓y<0，σxx>0，為拉y＝0，σxx＝0σyy：在y＝0或，σyy＝0τxy：，x＝0，有τxy＝τyx＝0y＝0面上，切應(yīng)力最大。yx4、混合位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)θ位錯(cuò)的應(yīng)變能位錯(cuò)的總應(yīng)變能UT可分為兩個(gè)部分：UT=U0+Uel其中：U0—位錯(cuò)核心區(qū)的應(yīng)變能（被挖去的r0區(qū)域）

Uel—核心區(qū)外的彈性應(yīng)變能（長(zhǎng)程應(yīng)變能）由于核心區(qū)為短程力，2～3個(gè)原子間距，用派－納模型估算，只占位錯(cuò)總能量的1/10～1/15。LA1、螺位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能考慮一截面積為A0,長(zhǎng)為L(zhǎng)0的棒，進(jìn)行單軸拉伸。當(dāng)外力為F時(shí)棒長(zhǎng)增至L。若外力再增加dF，棒再伸長(zhǎng)dL，則棒中儲(chǔ)存的應(yīng)變能增量為：FFL0A0FdL總應(yīng)變能：?jiǎn)挝惑w積應(yīng)變能：εσ對(duì)于切應(yīng)變有：εzxy螺位錯(cuò)r處的切應(yīng)變：Lr0代入上式rdr單位長(zhǎng)度螺位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能為：J/cmr0—核心半徑，一般為2～3若取r0＝2b，R＝2000b（亞晶尺寸）則：2、刃位錯(cuò)的應(yīng)變能若考慮制造一個(gè)刃位錯(cuò)所作之功，等于刃位錯(cuò)的彈性應(yīng)變能，經(jīng)推導(dǎo)可求得：（取υ＝1/3）>Us3、混合位錯(cuò)的應(yīng)變能其中：0.5≤α≤0.754、結(jié)論總應(yīng)變能UT=U0+Uel

Uel∝lnR長(zhǎng)程，可忽略。UT∝b2,晶體中穩(wěn)定的位錯(cuò)具有最小的柏氏矢量，從而具有最低的應(yīng)變能，所以晶體的滑移方向總是原子的密排方向。兩點(diǎn)間直線位錯(cuò)的總應(yīng)變能低于彎曲位錯(cuò)，即直線位錯(cuò)更穩(wěn)定。從熱力學(xué)考慮：ΔG=ΔU-TΔS，由于位錯(cuò)的存在，ΔU可上升幾個(gè)以上電子伏特，而組態(tài)熵ΔS小，TΔS

只有十分之幾的電子伏特，所以位錯(cuò)的產(chǎn)生ΔG>0，不穩(wěn)定。相反空位等點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)穩(wěn)定的缺陷。六、位錯(cuò)的受力與交互作用位錯(cuò)的線張力由于位錯(cuò)具有應(yīng)變能，所以位錯(cuò)線有縮短的趨勢(shì)，以減小應(yīng)變能，這便產(chǎn)生了線張力。定義：使位錯(cuò)增加單位長(zhǎng)度所需的能量。TT在外力場(chǎng)中位錯(cuò)的受力含有位錯(cuò)的晶體，在受到外加應(yīng)力作用時(shí)，晶體將通過位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)滑移。那么位錯(cuò)上將受到多大的力？它與外應(yīng)力的關(guān)系如何呢？為了處理問題方便，利用虛功原理，把位錯(cuò)這個(gè)原子組態(tài)抽象為一個(gè)實(shí)體的受力而運(yùn)動(dòng)，這個(gè)力叫組態(tài)力,以F表示。外切應(yīng)力作功1、刃位錯(cuò)外切應(yīng)力使晶體滑移所作之功：虛功原理：位錯(cuò)實(shí)體受力做功F—位錯(cuò)線受力┴┴lds┴┴ττ┴┴┴┴F虛功原理圖比較兩式得：ds

f

—單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線受力，大小為，方向，指向未滑移區(qū)。只有作用于滑移面，且平行于位錯(cuò)的切應(yīng)力分量，才對(duì)組態(tài)力有貢獻(xiàn)。如圖τ1，τ2均不能使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)滑移力無貢獻(xiàn)。┴┴ττ小結(jié)：F2、螺位錯(cuò)利用虛功同樣處理大小：方向：b3、刃位錯(cuò)受正應(yīng)力作用刃位錯(cuò)在沿方向上受正應(yīng)力作用時(shí)，將發(fā)生攀移運(yùn)動(dòng)。受拉時(shí)，多余半原子面向下作負(fù)攀移；受壓時(shí)作正攀移。攀移的結(jié)果使晶體體積發(fā)生變化。正攀移體積縮小；負(fù)攀移體積增大。σσyxdy負(fù)攀移體積增大Lbdy設(shè)位錯(cuò)攀移dy，則單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線體積增加dyb。

外力做功：

位錯(cuò)線受力fC做功：

比較兩式得：負(fù)號(hào)表示：如果σ為拉應(yīng)力，fC為負(fù)向下，作負(fù)攀移，相反作正攀移。bσσyxdyfc

任一位錯(cuò)環(huán)，在方向上加一切應(yīng)力τ，設(shè)其中一位錯(cuò)元移動(dòng)了距離，則位錯(cuò)線掃過的面積為，切應(yīng)力所作功為：4、混合位錯(cuò)虛功原理：dlτ由此可見：對(duì)任意位錯(cuò)線，在滑移面上沿柏氏矢量方向加一均勻切應(yīng)力τ，則單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線上要受到一個(gè)作用力f，其大小為τb，方向是該點(diǎn)的法線方向。5、結(jié)論位錯(cuò)線上的受力，是一種組態(tài)力，（因?yàn)槲诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)只是特殊的組態(tài)傳遞，每個(gè)原子只運(yùn)動(dòng)了一個(gè)）。它不同于位錯(cuò)附近原子間作用力，也區(qū)別于作用于晶體上的力。按位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方式不同，可分為位錯(cuò)的滑移力和攀移力。與外力的關(guān)系：刃位錯(cuò)滑移力，攀移力，螺位錯(cuò)。與的關(guān)系：滑移力且位錯(cuò)線各處受力相等，大小為τb，攀移力fc為-σb。位錯(cuò)間的交互作用力若晶體存在一個(gè)位錯(cuò)，它周圍便產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)力場(chǎng)。如果在其附近引入另一個(gè)位錯(cuò)，則前一個(gè)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)必對(duì)后一個(gè)位錯(cuò)有作用力?；蛘哒f兩者之間有相互作用力。從能量角度來看，位錯(cuò)有應(yīng)變能，兩個(gè)位錯(cuò)的存在視不同情況或相斥或相吸，其趨勢(shì)是力求降低總的彈性應(yīng)變能。能量有變化意味著位錯(cuò)間有相互作用力。szyxs1、平行螺位錯(cuò)間的作用力如圖，在位錯(cuò)線處，存在第一根位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)：P(x,y)rθf(wàn)對(duì)組態(tài)力無貢獻(xiàn)?！嗟诙诲e(cuò)線所受的組態(tài)力：指向軸正向。★顯然兩根平行的同號(hào)螺位錯(cuò)將排斥。異號(hào)位錯(cuò)將吸引，最后消失。0000000qqttzz刃位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)中,有σxx

、σyy

、

σzz，它們只能引起第二根位錯(cuò)發(fā)生攀移，不考慮。還有τxy和τyx兩個(gè)切應(yīng)力分量，其中，對(duì)組態(tài)力f沒有貢獻(xiàn)。τyx作用在滑移面，且與平行，將引起位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。2、平行刃位錯(cuò)間的作用力（只考慮滑移力）z┴yx┴┴┴θP(x,y)r討論：（在第Ⅰ象限）滑移力f的方向取決于(x2－y2)項(xiàng)。y＝0

fx

＝k/x同號(hào)相斥。x>y

fx>0x<yfx<0x＝0和x＝y(tǒng)，fx＝0，但前者穩(wěn)定，后者介穩(wěn)。顯然：x>y區(qū)域內(nèi)，刃位錯(cuò)將被推開；x<y區(qū)域內(nèi),刃位錯(cuò)則向x＝0

位置運(yùn)動(dòng),達(dá)到穩(wěn)定。這些位錯(cuò)就相當(dāng)于小角度晶界，腐蝕后有規(guī)則的位錯(cuò)坑。位錯(cuò)墻xyr1r0位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷的交互作用1、刃位錯(cuò)與球形對(duì)稱畸變點(diǎn)缺陷在晶體中的點(diǎn)缺陷如空位、間隙原子等，都引起彈性畸變，因此都受到位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)的彈性交互作用。設(shè)想一連續(xù)彈性介質(zhì)的晶體中含有一刃位錯(cuò)和一個(gè)溶質(zhì)原子或空位，體系的能量為：yxθγU0+Ue+UIDU0——點(diǎn)缺陷的應(yīng)變能Ue——位錯(cuò)的應(yīng)變能UID——當(dāng)溶質(zhì)原子移近位錯(cuò)時(shí)，體系能量的改變值，即彈性交互作用能?？赡転檎?，也可能為負(fù)。假想在連續(xù)彈性介質(zhì)中挖一球形孔洞，半徑為r0（置換或空位：溶劑原子半徑，間隙：間隙半徑），然后填入一個(gè)半徑為r1（溶質(zhì)原子半徑）的小球。如果體系無位錯(cuò)，該過程只反抗周圍介質(zhì)做功，能量為U0。r1UID：r0當(dāng)有位錯(cuò)存在時(shí)，除U0外，該過程還需反抗位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)σij做功，相當(dāng)于彈性交互作用能UID。由于點(diǎn)缺陷在晶體中產(chǎn)生的是球形對(duì)稱的畸變，所以位移始終垂直于球面，故應(yīng)力場(chǎng)中σij在球面上產(chǎn)生的切應(yīng)力做功為0（∵沒有切應(yīng)變），而正應(yīng)力σ為平均值。r1r0στ在位移Δr＝r1－r0過程中，孔洞周圍體積改變?yōu)棣，反抗位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)所做之功為：

ΔW＝－σΔV位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷的交互作用能用UID表示，則：將刃位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)代入得：r1r0στ討論：要使溶質(zhì)原子處在晶體中穩(wěn)定位置，必須使UID為負(fù)。當(dāng)ΔV>

0（即r1>r0

)時(shí)，在y<

0

處UID為負(fù)。這意味著比基體原子大的置換式溶質(zhì)原子或間隙式溶質(zhì)原子處于刃位錯(cuò)的受膨脹部分較穩(wěn)定，即被吸引在正刃型位錯(cuò)的下側(cè)。大原子置換間隙式溶質(zhì)原子置換原子，ε＝1～4％，Umax＝0.05~0.1ev

弱

間隙原子ε＝6～20％，Umax＝0.2~0.5ev

強(qiáng)螺位錯(cuò)由于不產(chǎn)生正應(yīng)力，與球形對(duì)稱的點(diǎn)缺陷無交互作用。當(dāng)ΔV

<0

（即r1<r0

)時(shí)，在

y

>0

處UID為負(fù)。表示比基體原子小的置換式溶質(zhì)原子或空位，傾向于處在正刃型位錯(cuò)的上側(cè)。小原子置換2、柯氏氣團(tuán)點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)上穩(wěn)定的缺陷，無位錯(cuò)時(shí)，點(diǎn)缺陷的平衡濃度為：有位錯(cuò)時(shí)：由于UID為負(fù)值★即位錯(cuò)附近的點(diǎn)缺陷濃度比無位錯(cuò)處高，溶質(zhì)原子云集于位錯(cuò)附近的現(xiàn)象稱為溶質(zhì)原子氣團(tuán)?？率蠚鈭F(tuán)形成后，欲使位錯(cuò)離開溶質(zhì)原子，勢(shì)必升高應(yīng)變能。這相當(dāng)于溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生阻力，所以柯氏氣團(tuán)有釘扎位錯(cuò)的作用，阻滯位錯(cuò)移動(dòng)的能力。位錯(cuò)必須在較大的外應(yīng)力作用下，才能克服其釘扎作用開始滑移，表現(xiàn)為屈服強(qiáng)度增高。而位錯(cuò)一旦自氣團(tuán)中脫釘之后，只需較小的應(yīng)力便可繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，這便是屈服點(diǎn)的來源。當(dāng)溫度升高時(shí)，溶質(zhì)原子的擴(kuò)散速率增大，位錯(cuò)可以拖著氣團(tuán)一起運(yùn)動(dòng)，這時(shí)便觀察不到屈服現(xiàn)象。

α-Fe中的C、N原子集結(jié)在位錯(cuò)附近受膨脹的區(qū)域，形成碳、氮原子云，稱柯氏氣團(tuán)。例：低碳鋼拉伸實(shí)驗(yàn)a.拉伸出現(xiàn)上下屈服點(diǎn)。b.卸載后立即加載拉伸。c.卸載后存放一段時(shí)間或200℃加熱后再拉伸，再次出現(xiàn)屈服點(diǎn)。d.900℃退火后再拉伸，同a。cabεσd3、非對(duì)稱畸變點(diǎn)缺陷螺位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)是純切應(yīng)力，與球形對(duì)稱畸變的點(diǎn)缺陷無交互作用。但是溶質(zhì)原子如果產(chǎn)生非球形對(duì)稱畸變，則不僅與刃位錯(cuò)有交互作用，同時(shí)與螺位錯(cuò)也有交互作用。例如，體心立方α-Fe點(diǎn)陣中，間隙碳、氮原子常處于八面體間隙中，它引起的畸變?yōu)榉乔蛐螌?duì)稱，從而產(chǎn)生了切應(yīng)力。該切應(yīng)力場(chǎng)將與螺位錯(cuò)發(fā)生交互作用，使溶質(zhì)原子運(yùn)動(dòng)到螺位錯(cuò)附近，以抵消一部分應(yīng)變能，使位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)更困難。正因?yàn)榉乔蛐螌?duì)稱畸變與螺位錯(cuò)也有交互作用，因而它的強(qiáng)化效果更為顯著。結(jié)論：非球形對(duì)稱畸變的點(diǎn)缺陷不僅與刃位錯(cuò)，而且與螺位錯(cuò)也有交互作用，固溶強(qiáng)化效果顯著。b.c.c.金屬中間隙原子的固溶強(qiáng)化效果遠(yuǎn)大于f.c.c.和h.c.p。a非球形對(duì)稱畸變球形對(duì)稱畸變位錯(cuò)的滑移

1、位錯(cuò)的滑移與晶體滑動(dòng)晶體中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)掃過的地方；滑移面上下晶體將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，其大小和方向?yàn)?。任意位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起的晶體相對(duì)滑動(dòng)方向，可按右手定則來判定：七、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)與增殖位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)方向中指食指沿方向運(yùn)動(dòng)的那部分晶體拇指例：根據(jù)右手定則確定位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動(dòng)方向τDABCττDABCDABCττ2、位錯(cuò)滑移特點(diǎn)如圖所示，對(duì)含刃位錯(cuò)的晶體加切應(yīng)力，切應(yīng)力方向平行于柏氏矢量。位錯(cuò)周圍原子只要移動(dòng)一很小距離，便使位錯(cuò)由位置1移動(dòng)到位置2。如果應(yīng)力繼續(xù)作用，位錯(cuò)將繼續(xù)向前移動(dòng)。τ12顯然位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)，是逐排克服原子間結(jié)合力，因而使位錯(cuò)滑移所需要的臨界切應(yīng)力很小，接近于實(shí)際測(cè)定值。位錯(cuò)的滑移就是逐排向前傳遞一種特殊組態(tài)。雖然位錯(cuò)滑移一個(gè)原子間距時(shí)原子移動(dòng)很小，但在位錯(cuò)掃過的區(qū)域積累起的相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)位錯(cuò)到達(dá)晶體表面后，整個(gè)晶體沿滑移面相對(duì)移動(dòng)一個(gè)，在晶體表面產(chǎn)生高度為b的臺(tái)階。若有成千上萬(wàn)位錯(cuò)掃過，表面上產(chǎn)生一個(gè)在顯微鏡下可以看到的滑移線。不論位錯(cuò)性質(zhì)如何，不論它怎樣運(yùn)動(dòng)，凡位錯(cuò)掃過的區(qū)域，滑移面上下兩部分晶體總要發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，其大小和方向?yàn)?。在外?yīng)力作用下，位錯(cuò)移動(dòng)一個(gè)原子間距，只需周圍原子有很小的位移。位錯(cuò)繼續(xù)滑移，只是依次向前傳遞一種特殊的原子組態(tài)。位錯(cuò)線與柏氏矢量組成的面稱為滑移面，只有平行于，且作用在滑移面上的切應(yīng)力，才能使位錯(cuò)發(fā)生滑移運(yùn)動(dòng)。刃位錯(cuò)，只有唯一的滑移面；螺位錯(cuò)，通過位錯(cuò)線的所有密排面或次密排面都可成為它的滑移面。不論位錯(cuò)如何移動(dòng)，晶體的滑移總是沿相對(duì)滑動(dòng)，所以晶體的滑動(dòng)方向就是位錯(cuò)的方向?？偨Y(jié)：3、位錯(cuò)的交滑移由于螺位錯(cuò)的滑移面不是唯一的，在它運(yùn)動(dòng)過程中，一旦前方受阻，螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)將由原來的滑移面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)滑移面繼續(xù)滑移—交滑移。交滑移是螺位錯(cuò)的滑移特性，刃位錯(cuò)不可進(jìn)行交滑移。b4、攀移刃位錯(cuò)能沿垂直于滑移方向運(yùn)動(dòng)，稱為攀移。其實(shí)質(zhì)是多余半原子面的伸長(zhǎng)或縮短。當(dāng)位錯(cuò)刃部的空位擴(kuò)散離開多余半原子面，或間隙原子等擴(kuò)散到位錯(cuò)，就使多余半原子面伸長(zhǎng)，位錯(cuò)向下攀移，稱負(fù)攀移，體積膨脹；反之為正攀移，體積收縮。由此可見：攀移的過程是空位擴(kuò)散的過程，它受控于正應(yīng)力和溫度。室溫下，由于溫度低，空位等點(diǎn)缺陷擴(kuò)散緩慢，攀移較難發(fā)生。但對(duì)高溫下使用的材料，攀移較為明顯，如蠕變，回復(fù)等過程。位錯(cuò)的萌生與增殖

除了精心制造的細(xì)小晶須外，在大塊晶體中都有大量的位錯(cuò)存在。即使在充分退火的晶體中，位錯(cuò)密度也高達(dá)104/mm2。從熔融狀態(tài)凝固的晶體，也具有與此相當(dāng)?shù)奈诲e(cuò)密度。因此，在晶體形成過程中就可以萌生大量的位錯(cuò)。1、位錯(cuò)的萌生產(chǎn)生原因：凝固中枝晶碰撞，液流沖擊，使表面產(chǎn)生長(zhǎng)大臺(tái)階發(fā)生錯(cuò)排?？瘴蝗旱谋浪８鞣N原因造成的應(yīng)力集中，產(chǎn)生位錯(cuò)。

例如：鋼中有夾雜物時(shí)，由于與鋼基體的膨脹系數(shù)不同，或塑性不同。從而在冷卻過程中，夾雜與基體之間就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，這個(gè)應(yīng)力就可激發(fā)位錯(cuò)。生長(zhǎng)方向2、位錯(cuò)的增殖隨著晶體的塑性變形，位錯(cuò)掃出晶體，在表面上形成臺(tái)階，由此似乎晶體中的位錯(cuò)應(yīng)越來越少？但事實(shí)上并非如此，變形后晶體中的位錯(cuò)數(shù)目不是少了，而是顯著增多了。如退火金屬中的位錯(cuò)密度約為104/mm2

，而變形后其密度可高達(dá)1010/mm2以上。Frank-Read源ABtb滑移面ABt

bt

bABABtb滑移面F-R源電子顯微照片(330,000×)位錯(cuò)的交割和帶割階位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)對(duì)于滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)來說，穿過此滑移面的其它位錯(cuò)稱為林位錯(cuò)。林位錯(cuò)會(huì)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，但若應(yīng)力足夠大，滑移位錯(cuò)將切過林位錯(cuò)繼續(xù)前進(jìn)。位錯(cuò)線互相切割的過程，稱為位錯(cuò)的交割。b1

1、兩刃位錯(cuò)的交割割階b2

b1

b1

b2

b1

b2

扭折b2

b1

f2、一個(gè)刃位錯(cuò)一個(gè)螺位錯(cuò)bs

be

bs

be

結(jié)論：一般而言，兩個(gè)位錯(cuò)交割時(shí)，位錯(cuò)上要產(chǎn)生一小段新的位錯(cuò)。它的布氏矢量與攜帶它的位錯(cuò)相同，大小和方向，決定于另一個(gè)位錯(cuò)的布氏矢量。新位錯(cuò)形成時(shí)，需外力做功；林位錯(cuò)密度越高，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力越大，表現(xiàn)為材料抵抗外力變形的能力越高?！獜?qiáng)度高3、帶割階位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)扭折在形成時(shí)需一定的能量，但在運(yùn)動(dòng)中并不增加多大的阻力。刃位錯(cuò)帶割階的運(yùn)動(dòng)割階的滑移方向恰好和原位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)方向平行，因而位錯(cuò)可以帶著割階在原運(yùn)動(dòng)方向滑移。只是割階的滑移面未必是晶體的密排面，滑動(dòng)時(shí)所受的點(diǎn)陣阻力要大些。

如果位錯(cuò)沿原方向運(yùn)動(dòng)，割階只能攀移，因此它將阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。溫度高和外力足夠大，位錯(cuò)拖著割階一起運(yùn)動(dòng)，結(jié)果在割階經(jīng)過的地方留下一串空位或間隙原子。螺位錯(cuò)帶割階的運(yùn)動(dòng)

bsbs4、結(jié)論對(duì)于滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)來講，穿過此滑移面的其它位錯(cuò)，稱為林位錯(cuò)。林位錯(cuò)會(huì)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)位錯(cuò)切過林位錯(cuò)的過程，稱為位錯(cuò)的交割。位錯(cuò)交割的結(jié)果，將產(chǎn)生割階或扭折的小段新位錯(cuò)，其形成時(shí)需一定的能量，需增加外力。帶割階位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，將受到割階的阻礙，需增加外應(yīng)力。晶體材料隨塑性變形增加，位錯(cuò)密度上升，形變抗力增加—加工硬化。位錯(cuò)的塞積在切應(yīng)力下，由同一位錯(cuò)源產(chǎn)生的許多位錯(cuò)，先后在同一滑移面上運(yùn)動(dòng)。如果前方遇到障礙物，位錯(cuò)就會(huì)形成塞積。塞積的位錯(cuò)對(duì)后來的位錯(cuò)有一斥力，整個(gè)塞積群對(duì)位錯(cuò)源有一反作用力。塞積的位錯(cuò)數(shù)目越多，反作用力越大。當(dāng)塞積群中位錯(cuò)數(shù)目達(dá)到某一值n后，反作用力將位錯(cuò)源封殺。所以塞積群中位錯(cuò)數(shù)目n取決于外力在滑移方向上的分切應(yīng)力τ0

以及位錯(cuò)源到障礙物的距離L。障礙物L(fēng)位錯(cuò)源……位錯(cuò)群前端的應(yīng)力集中每個(gè)位錯(cuò)受到的滑移力：總滑移力：領(lǐng)先位錯(cuò)上受到的阻力：平衡時(shí)：∴前端有很大的應(yīng)力集中τ0障礙物L(fēng)f阻位錯(cuò)源……f0………

n………

nf0設(shè)L為晶粒半徑，晶粒越大，在τ0下，塞積的位錯(cuò)越多，前端應(yīng)力集中越嚴(yán)重。脆性材料容易沿晶破裂；塑性材料則容易變形。晶粒越小，應(yīng)力集中較小。反映在性能上，屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度越高。由此模型可導(dǎo)出有名的Hall-petch公式。τ0障礙物L(fēng)位錯(cuò)源……Hall-petch公式：顯然當(dāng)有彌散分布的第二相質(zhì)點(diǎn)時(shí)，位錯(cuò)塞積長(zhǎng)度就小，應(yīng)力集中會(huì)緩解，強(qiáng)度也要升高?！镆陨辖Y(jié)果是細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化的理論基礎(chǔ)，細(xì)化晶粒不僅強(qiáng)度高，而且材料的塑性也好。因?yàn)榧?xì)小的晶粒內(nèi)負(fù)荷均衡，變形均勻。σiσs

d——晶粒半徑σi

——單晶體強(qiáng)度位錯(cuò)與第二相粒子的交互作用（彌散強(qiáng)化）

非共格位錯(cuò)繞過質(zhì)點(diǎn)共格位錯(cuò)可切割質(zhì)點(diǎn)以上無論哪種方式，第二相質(zhì)點(diǎn)都將對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)起阻礙作用，需要外力做功，表現(xiàn)為材料的強(qiáng)度增加——彌散強(qiáng)化。

第二相硬質(zhì)點(diǎn)屬體缺陷，根據(jù)界面特性分為共格與非共格兩類。小結(jié)：位錯(cuò)與線缺陷交互作用——加工硬化位錯(cuò)與點(diǎn)缺陷交互作用——固溶強(qiáng)化位錯(cuò)與體缺陷交互作用——彌散強(qiáng)化位錯(cuò)與面缺陷交互作用——細(xì)晶強(qiáng)化八、實(shí)際晶體中的位錯(cuò)

前面以簡(jiǎn)單立方晶格為模型，介紹了位錯(cuò)的物理概念，力學(xué)性能等，他們具有普遍意義。但在實(shí)際晶體中，由于晶體結(jié)構(gòu)不同，它們又具有一定的特殊性。1、位錯(cuò)反應(yīng)實(shí)際晶體中存在的位錯(cuò)，決定于晶體結(jié)構(gòu)和能量條件。因?yàn)榘厥鲜噶勘硎疚诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)后晶體相對(duì)的滑移量，因此它只能從原子的一個(gè)平衡位置指向另一個(gè)平衡位置。而從能量觀點(diǎn)看，位錯(cuò)線的應(yīng)變能∝b2，因此具有最小的位錯(cuò)最穩(wěn)定，所以一個(gè)大位錯(cuò)有分解成兩個(gè)或多個(gè)小位錯(cuò)的趨勢(shì)。例：以上過程稱位錯(cuò)反應(yīng)。位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行，決定于結(jié)構(gòu)條件和能量條件：aa、結(jié)構(gòu)條件：反應(yīng)前后柏氏矢量要守恒上例中：掃過晶體，上下晶體相對(duì)滑動(dòng)2a；分解后，和掃過晶體，同樣會(huì)留下2a的臺(tái)階。

b、能量條件:反應(yīng)后體系能量應(yīng)降低結(jié)構(gòu)條件：滿足能量條件：滿足上例中：∴反應(yīng)能進(jìn)行2、全位錯(cuò)

由一個(gè)原子平衡位置指向另一個(gè)原子平衡位置的位錯(cuò)稱為全位錯(cuò)。等于最小原子間距的位錯(cuò)稱為單位位錯(cuò)。特征：全位錯(cuò)掃過晶體后，晶體內(nèi)部全部復(fù)原。其他較大的位錯(cuò)，一般都能分解成單位位錯(cuò)。例：f.c.c中，柏氏矢量最短的單位位錯(cuò)為，

次短的位錯(cuò)為a

<100>，問后者能否分解為前者?a結(jié)構(gòu)條件：滿足能量條件：不確定因此，f.c.c中存在次短的a<100>

位錯(cuò)是可能的，但其他的全位錯(cuò)肯定都能分解成單位位錯(cuò)。22aa222a+=21]01[]110[2

]100[aaa+?由于能量條件的要求，實(shí)際晶體中柏氏矢量大的位錯(cuò)有分解成單位位錯(cuò)的趨勢(shì)。我們進(jìn)一步要問，單位位錯(cuò)是否能進(jìn)一步分解呢？答案是肯定的，但分解所得的柏氏矢量必然小于最近的原子間距。這種位錯(cuò)掃過晶體后，滑移面上下原子不再占有原先位置，即產(chǎn)生層錯(cuò)。

<

相鄰原子間距，掃過晶體后產(chǎn)生層錯(cuò)的位錯(cuò)稱為偏位錯(cuò)或不全位錯(cuò)。

3、偏位錯(cuò)（不全位錯(cuò)）滿足6a2a6a]112[]211[]110[____+=6aa2a2226

+>12ACBA面心立方中的兩個(gè)重要偏位錯(cuò)a、Shockley偏位錯(cuò)CBACBACBAACBAC[111]bb、Frank偏位錯(cuò)CCBBAACABBCAACCBBAAbA4、層錯(cuò)偏位錯(cuò)掃過晶體后，滑移面上下原子不再占有原有位置，出現(xiàn)原子堆垛層次錯(cuò)亂，該原子面稱層錯(cuò)。層錯(cuò)的產(chǎn)生將引起電子的附加散射，能量提高，因而具有層錯(cuò)能。層錯(cuò)的邊界就是偏位錯(cuò)。5、擴(kuò)展位錯(cuò)由單位位錯(cuò)分解的兩個(gè)偏位錯(cuò)，由于它們之間的斥力而分開，中間便夾了一層層錯(cuò)，這種由兩個(gè)偏位錯(cuò)夾住一層層錯(cuò)的組態(tài)稱為擴(kuò)展位錯(cuò)。

db擴(kuò)展位錯(cuò)中兩偏位錯(cuò)相斥，其單位長(zhǎng)度位錯(cuò)線斥力近似為：擴(kuò)展位錯(cuò)＝一個(gè)偏位錯(cuò)＋一片層錯(cuò)＋一個(gè)偏位錯(cuò)當(dāng)f與層錯(cuò)能γ相等時(shí)，處于平衡∴擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度:層錯(cuò)能↑，擴(kuò)展寬度d↓，相反則↑。dbf.c.c：6、擴(kuò)展位錯(cuò)的束集與交滑移純螺位錯(cuò)在面上分解運(yùn)動(dòng)過程中，若前方受阻，兩個(gè)偏位錯(cuò)束集成全位錯(cuò)。然后交滑移到面上，重新分解成新的擴(kuò)展位錯(cuò)，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)?？偨Y(jié)：在實(shí)際晶體中，由于擴(kuò)展位錯(cuò)的形成，螺位錯(cuò)的交滑移更加困難，必須經(jīng)束集后才能進(jìn)行。晶體層錯(cuò)能越低，擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度越大，束集越困難，不易交滑移，因此晶體的變形抗力越大。CoAgCuAuAlNi單位0.020.020.040.060.200.25J/m2單位位錯(cuò)的體心立方面心立方密排六方caaa<111>{110}<110>{111}h.c.pcab.c.caf.c.ca)0001(0112><3.3 面缺陷—界面晶體中兩相鄰部分的取向、結(jié)構(gòu)、或點(diǎn)陣常數(shù)不同，在它們的接觸處將形成界面。界面是一種二維缺陷，對(duì)材料的許多性能有重要影響。一、界面類型一般分類：晶界：多晶材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，而取向不同的晶粒之間的界面。純鐵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖亞晶界：晶粒內(nèi)部位相差<10°的微區(qū)稱亞結(jié)構(gòu)或亞晶，其界面稱亞晶界。孿晶界：晶粒內(nèi)部具有特殊取向的兩相鄰區(qū)域，原子相對(duì)某晶面呈鏡面對(duì)稱排列，這兩相鄰區(qū)組成一對(duì)孿晶。其界面叫孿晶界。相界：具有不同晶體結(jié)構(gòu)，不同化學(xué)成分的兩相之間的界面。孿晶界面結(jié)構(gòu)奧氏體孿晶按能量高低分類完全共格界面：(界面能最低)

界面上的原子為相鄰兩個(gè)晶粒所共有。當(dāng)兩晶區(qū)晶面間距相等或稍有錯(cuò)配時(shí)才可能形成。理想完全共格界面一般少見，在實(shí)際晶體中，界面兩側(cè)的晶面間距稍有錯(cuò)配時(shí)，界面附近有應(yīng)變。非共格界面：（界面能高）當(dāng)兩相鄰的晶粒的晶面間距相差很大時(shí)，界面上的原子排列完全不吻合，出現(xiàn)高缺陷分布的界面。半共格界面：（界面能中等）

當(dāng)相鄰晶粒的晶面間距相差較大時(shí)，將由若干位錯(cuò)來補(bǔ)償其錯(cuò)配，出現(xiàn)共格區(qū)與非共格區(qū)相間界面。AB半共格界面中的共格區(qū)A+非共格區(qū)BBA二、界面結(jié)構(gòu)①對(duì)稱傾斜晶界由一系列相隔一定距離的刃型位錯(cuò)垂直排列而成，一般稱為位錯(cuò)墻，從能量上講是穩(wěn)定的。