超硬材料和硬质合金的固体特征ppt课件.ppt

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1、理想晶体：结点严格按照空间点阵排列。实际晶体：存在着各种各样的结构不完整性。晶体缺陷：晶体缺陷就是指实际晶体中与理想晶体中的周期性点阵结构发生偏离的区域。缺陷缺陷的运动缺陷之间的相互作用及其运动是材料动力学过程得以进行的物理基础。无外场作用时，缺陷的迁移运动完全无序。在外场（力场、电场、磁场、浓度场等）作用下，缺陷可以定向迁移，从而实现材料中的各种传输过程（离子导电、传质等）及高温动力学过程（扩散、烧结等）能够进行。非化学计量比实验中发现许多无机化合物实际上是非化学计量比。这意味着，由于阴离子的变化而导致了阳离子和阴

2、离子之间的比率偏离了简单的整数。例如:二氧化锰：由于Mn3+离子的出现而导致氧原子的量低于正常的化学计量比。氧化钨和碳化钨：WO3,WO2.9,WO0.272;WC1-x。非化学计量比能够控制材料的性能，有时它的作用甚至是决定性的。然而，材料必然保持电中性非化学计量比：其它实例(a)空位(b)杂质原子(c)间隙原子晶体中的点缺陷晶体缺陷的类型——按形状分类点缺陷：发生在晶体中一个或者几个晶格常数范围内的缺陷，其三维尺度都与原子尺寸相近，也称为零维缺陷，例如空位、间隙原子、杂质原子等。(a)刃型位错(b)螺型位错a)(

3、b)线缺陷：发生在晶体中一条线周围内的缺陷，其一维尺寸比其他二维尺寸大得多，也称为一维缺陷，例如刃型位错和螺型位错。面缺陷(a)小角晶界(b)孪晶(a)(b)面缺陷：发生在晶体中二维平面上的缺陷，其二维尺寸比其他一维尺寸大得多，也称为二维缺陷，例如晶界、相界、堆垛层错、孪晶等。点缺陷非化学计量比点缺陷的符号表征：Kroger-Vink符号点缺陷的种类缺陷反应方程式的写法为什么钨氧化钨被轻度还原得到蓝色氧化钨，更深度的还原得到紫色氧化钨？点缺陷问题:1)热平衡条件下，固体在OK温度下的位错密度?点缺陷?点缺陷对材料性能

4、的影响结构变化:空位引起晶格收缩，间隙原子引起晶格膨胀，置换原子可引起收缩或膨胀。性能变化:电阻率增大。密度减小。屈服强度提高。晶体中格点的热运动及空位的产生1.原子在平衡位置附近做热运动；一定温度下，所有原子热运动的平均振幅和平均能量是一定的；2.各个原子的振幅和能量并不一定相等；3.对任意原子来说，其振幅和平均能量在统计平均值附近不断变化，如果某一原子在某一时刻获得了足够大的能量，脱离了原来格点位置而迁移到其他位置，结果就在原来的位置上出现了空格点，称为空位。空位的形成点缺陷的形成及种类热缺陷的形成脱离原来格点位

5、置的原子有三种去向：迁移到晶体表面、迁移到晶体中晶界、位错或空位处；迁移到晶体内部非格点位置。肖脱基缺陷：晶体中的格点原子挣脱原子势阱后，如果迁移到晶体的表面位置或迁移到晶界、位错或空位处湮灭，而不产生新的缺陷，只在原来的格点上形成空位，这种缺陷就称为肖脱基缺陷。热缺陷的形成1.弗兰克尔缺陷：晶体中的格点原子挣脱原子势阱后，如果迁移到晶体内部的非格点位置上，同时产生一个空位和一间隙原子，这种空位—原子对式的缺陷就是弗兰克尔缺陷。2.间隙原子：晶体表面或晶界、位错处的个别原子获得足够大的能量进入晶体内部非格点的间隙位置

6、，就形成了缺陷，这种缺陷称为间隙原子。以上三种点缺陷都是由于原子的热运动造成的，故称为热缺陷。(c)杂质缺陷：实际晶体中不可避免地含有或多或少的杂质，甚至为了改善晶体的某些性能，还人为地掺杂一些杂质。这就形成了杂质缺陷。基质原子：组成晶体的原子称为基质原子。杂质原子：掺入到晶体中的异类原子或同位素原子称为杂质原子。杂质原子在晶体中占据位置的方式有两种：替位杂质和间隙杂质。替位杂质：杂质原子取代基质原子而占据规则的格点位置称为替位杂质。间隙杂质：杂质原子占据晶体中的非格点的间隙位置，称为间隙替位。点缺陷的类型：(a)肖

7、脱基缺陷；(b)弗兰克尔缺陷；(c)间隙原子；(d)间隙杂质；(e)(f)替位杂质(a)(c)(d)(b)(e)(f)点缺陷的类型点缺陷的符号表征:Kroger-Vink符号点缺陷名称点缺陷所带有效电荷缺陷在晶体中所占的格点中性·正电荷负电荷VM’VX·空位（Vacancy）用V来表示，符号中的右下标表示缺陷所在位置，VM含义即M原子位置是空的。间隙原子（Interstitial），用Mi、Xi来表示，其含义为M、X原子位于晶格间隙位置。错位原子用MX、XM等表示，MX的含义是M原子占据X原子的位置。XM表示X原子

8、占据M原子的位置。自由电子（Electron）与电子空穴(Hole）则分别用e，和h·来表示。其中右上标中的一撇“，”代表一个单位负电荷，一个圆点“·”代表一个单位正电荷。以MX型化合物为例在NaCl晶体中，取出一个Na+离子，会在原来的位置上留下一个电子而带负电荷。写成VNa’，即代表Na+离子空位，带一个单位负电荷。同理，Cl－离子空位记V