金相组织必懂几个定义(4)

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区域质点排列严重畸变，有时造成晶体面网发生错动。对晶体强度有很大影响。 位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。 刃型位错

其形式可以设想为：在一完整晶体，沿BCEF晶面横切一刀，从BC→AD，将ABCD面上半部分，作用以压力δ，使之产生滑移，距离 （柏氏矢量晶格常数或数倍）滑移面BCEF，滑移区ABCD，未滑移区ADEF，AD为已滑移区交界线—位错线。 正面看简图：如上图

滑移上部多出半个原子面，就象刀刃一样（劈木材）称刃型位错。 特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。 螺型位错

其形成可设想为：在一完整晶体，沿ABCD晶面横切一刀，在ABCD面上部分沿X方向施一力δ，使其生产滑移 ，滑移区ABCD未滑移区ADEF，交界线AD（位错线） 特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。 刃型位错与螺型位错区别 a-正常面网, b-刃型位错, c-螺型位错 主要从各自特点区别

刃型：滑移方向与位错线垂直，多半个原子面，位错线可为曲线。 螺型：滑移方向与位错线平行，呈螺旋状，位错线直线。

由于位错的存在对晶体的生长，杂质在晶体中的扩散，晶体内镶嵌结构的形成及晶体的高温蠕变性等一系列性质和过程都有重要影响。

晶体位错的研究方法：通常用光学显微镜，X光衍射电子衍射和电子显微镜等技术进行直接观察和间接测定。 位错具有以下基本性质：

(1)位错是晶体中原子排列的线缺陷，不是几何意义的线，是有一定尺度的管道。 (2)形变滑移是位错运动的结果，并不是说位错是由形变产生的，因为一块生长很完事的晶体中，本身就存在很多位错。

(3)位错线可以终止在晶体的表面（或多晶体的晶界上），但不能终止在一个完事的晶体内部。

(4)在位错线附近有很大应力集中，附近原子能量较高，易运动。

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晶体

面缺陷

涉及较大范围（二维方向）、晶界、晶面、堆垛层错。 晶面

由于晶体表面处的离子或原子具有不饱和键，有很大反应活性，表面结构出现不对称性，使点阵受到很大弯曲变形，因而能量比内部能量高，是一种缺陷。 晶界

晶粒之间交界面，晶粒间取向不同出现晶粒间界，在晶粒界面上的排列是一种过渡状态与两晶粒都不相同。

1）小角度晶界（镶嵌块）

尺寸在10-6-10-8m的小晶块，彼此间以几秒到 的微小（ ）角度倾斜相交，形成镶嵌结构，有人认为是棱位错，由于晶粒以微小角度相交，可以认为合并在一起，在晶界面是形成了一系列刃型位错。

2）大角度晶界，各晶面取向互不相同，交角较大，在多晶体中，晶体可能出现大角度晶界。在这种晶界中，顶点排列接近无序状态，晶界处是缺陷位置，所以能量较高，可吸附外来质点。晶界是原子或离子扩散的快速通道，也是空位消除的地方，这种特殊作用对固相反应，烧结起重要作用，对陶瓷、耐火材料等多晶材料性能如蠕变、强度等力学性能和极化、损耗等介电性能影响较大。 堆垛层错

离子堆垛过程中发生了层次错动，出现堆垛层错，如面心立方堆积形式为ABCABCA……→ABCACBABC中间的B层和C层发生了层次错动，出现缺陷（一般了解） 非化学计量化合物

定义：化合物中各元素的原子数之比不是简单的整数而出现了分数，如Fe1-xO,Cu2-xO,Co1-xO等。

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编辑本段可偏离化合式的化合物

在基础化学中学到的化合物的分子式都是符合定比定律的，即元素的原子数之比为简单整数比，如FeO，Fe/O=1/1，TiO2, Ti/O=1/2等，现在认为这种严格按化学计量形成的化合物是一种特殊情况，而普遍存在着所谓非化学计量化合物。 非化学计量化合物缺陷有四种类型 (1) 阳离子过剩，形成阴离子空位

TiO2，ZrO2会产生这种缺陷，分子式为TiO2-x, ZrO2-x,从化学计量观念，正负离子比为1：2，由于揣氧不足，在晶体中存在氧空位，而变为非化学计量化合物。从化学观念看，缺氧TiO2可以看作是四价钛和三价钛氧化物的固体溶液，即Ti2O3在TiO2中的固溶体，或从电中性考虑，Ti由四价→三价，原因：Ti4+获得一个电子→Ti3+，所获得的电了是由于氧不足脱离. 正常TiO2晶格结点放出的，在电场作用下，这一电子可以一个钛离子位置迁移到另一个钛离子位置，并非固定在某一钛离子上，从而形成电子电导，具有这种缺陷的材料称n型半导体。这种非化学计量化合物缺陷方程可写成：例：在还原气氛下TiO2→TiO2-x 也可看成部分O由晶格逸出变成气体

可见：这种非化学计量化合物的形成多是由变价正离子构成的氧化物，由高价变为低价，形成负离子空位，还有ThO2，CeO2等，与气氛有关。 阳离子过剩

形成间隙阳离子

如ZnO、CdO→Zn1+xo,Cd1+xO，过剩的金属离子进入间隙位，为保持电中性，等价电子被束缚在间隙位的金属离子周围。例：ZnO在锌蒸气中加热，颜色逐渐加深变化。 负电子过剩

形成间隙负离子。

目前吸发现有UO2+X，可以看作U3O8在UO2中的固溶体，当负离子过剩进入间隙位置时，结构中必须出现两个电子空穴，以平衡整体电中性，相应正离子电价升高，电子空穴在电场作用下产生运动，这种材料称P型半导体。 负离子过剩形成正离子空位

由于存在正离子空位，为保持电中性，在正离子空位周围捕获电子空位，因此其也是P型半导体，如Cu2O、FeO即是。例：FeO在氧气下形成这种缺陷，实际上是Fe2O3在FeO中形成的固溶体（高价取代低价），即2个Fe3+取代3个Fe2+，同时在晶格中形成个正离子空位，在氧气条件下，氧气进入FeO晶格结构中，变为氧离子，必须从铁离子获得两个电子，使Fe2+→Fe3+，并形成VFe。

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可见，非化学计量化合物缺陷的形成主要受气氛影响，也与温度有关，严格说，世界上所有化合物都是非化学计量的，只是程度不同而已。 编辑本段晶体熔沸点的比较 不同晶体类型的熔沸点高低规律

一般为：原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔沸点有的很高（如钨），有的很低（如汞）。

同种类型晶体的熔沸点高低规律 一下详见本身词条 （1）同属金属晶体 （2）同属原子晶体 （3）同属离子晶体 （4）同属分子晶体 编辑本段结晶

结晶分两种，一种是降温结晶，另一种是蒸发结晶。 降温结晶：首先加热溶液，蒸发溶剂成饱和溶液，此时降低热饱和溶液的温度，溶解度随温度变化较大的溶质就会呈晶体析出，叫降温结晶。

蒸发结晶：蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出，叫蒸发结晶。

常见的晶体有萘，海波，冰，各种金属。 编辑本段区别

固态物质分为晶体和非晶体。从宏观上看，晶体都有自己独特的、呈对称性的形状，如食盐呈立方体；冰呈六角棱柱体；明矾呈八面体等。而非晶体的外形则是不规则的。晶体在不同的方向上有不同的物理性质，如机械强度、导热性、热膨胀、导电性等，称为各向异性。而非晶体的物理性质却表现为各向同性。晶体有固定的熔化温度—熔点（或凝固点），而非晶体则是随温度的升高逐渐由硬变软，而熔化。

晶体和非晶体所以含有不同的物理性质，主要是由于它的微观结构不同。组成晶体的微粒──原子是对称排列的，形成很规则的几何空间点阵。空间点阵排列成不同的形状，就在宏观上呈现为晶体不同的独特几何形状。组成点阵的各个原子之间，都相互作用着，它们的作用主要是静电力。对每一个原子来说，其他原子对它作用的总效果，使它们都处在势能最低的状态，因此很稳定，宏观上就表现为形状固定，且不易改变。晶体内部原子有规则的排列，引起了晶体各向不同的物理性质。例如原子的规则排列可以使晶体内部出现若干个晶面，立

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方体的食盐就有三组与其边面平行的平面。如果外力沿平行晶面的方向作用，则晶体就很容易滑动（变形），这种变形还不易恢复，称为晶体的范性。从这里可以看出沿晶面的方向，其弹性限度小，只要稍加力，就超出了其弹性限度，使其不能复原；而沿其他方向则弹性限度很大，能承受较大的压力、拉力而仍满足虎克定律。当晶体吸收热量时，由于不同方向原子排列疏密不同，间距不同，吸收的热量多少也不同，于是表现为有不同的传热系数和膨胀系数。

非晶体的内部组成是原子无规则的均匀排列，没有一个方向比另一个方向特殊，如同液体内的分子排列一样，形不成空间点阵，故表现为各向同性。

当晶体从外界吸收热量时，其内部分子、原子的平均动能增大，温度也开始升高，但并不破坏其空间点阵，仍保持有规则排列。继续吸热达到一定的温度──熔点时，其分子、原子运动的剧烈程度可以破坏其有规则的排列，空间点阵也开始解体，于是晶体开始变成液体。在晶体从固体向液体的转化过程中，吸收的热量用来一部分一部分地破坏晶体的空间点阵，所以固液混合物的温度并不升高。当晶体完全熔化后，随着从外界吸收热量，温度又开始升高。而非晶体由于分子、原子的排列不规则，吸收热量后不需要破坏其空间点阵，只用来提高平均动能，所以当从外界吸收热量时，便由硬变软，最后变成液体。玻璃、松香、沥青和橡胶就是常见的非晶体。

多数的固体晶体属于多晶体（也叫复晶体），它是由单晶体组成的。这种组成方式是无规则的，每个单晶体的取向不同。虽然每个单晶体仍保持原来的特性，但多晶体除有固定的熔点外，其他宏观物理特性就不再存在。这是因为组成多晶体的单晶体仍保持着分子、原子有规则的排列，温度达不到熔解温度时不会破坏其空间点阵，故仍存在熔解温度。而其他方面的宏观性质，则因为多晶体是由大量单晶体无规则排列成的，单晶体各方向上的特性平均后，没有一个方向比另一个方向上更占优势，故成为各向同性。各种金属就属于多晶体。它们没有固定的独特形状，表现为各向同性。

单晶体

固态物质分为晶体和非晶体。晶体分为单晶体[1]，多晶体。

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