B．键性（极化）:Zn++（共价性） Fe++(离子性) C. 晶体结构类型和晶胞大小 D．电价:电价差使置换难（大晶胞中需其它离子补足）
2）间隙型固溶体 ： 较小的原子进入晶格间隙形成的固溶体
Figure 5.5
影响因素： A． 晶格结构的空隙大小 B． 间隙离子进入后需空位或其它高价反电荷离子 以置换方式平衡电中性。
（3）点阵发生畸变，产生压缩和膨胀，形成 应力场，随着远离中心而减弱。 （4）每根位错的滑移面唯一确定。 （5）位错是狭长型的，是线缺陷。
2）螺旋位错：
位错线与滑移方向(柏格斯矢量) 平行 AD ∥ B’B
其电中性由空孔或间隙离子平衡。其结构中存在正离子
空位，与化学式相比缺金属，称缺金属化合物。
此外还有缺氧化合物、金属过剩氧化物和氧过剩氧化物。
3.
根据固溶度划分： 1) 有限固溶体： 固溶度 ＜100% 2) 无限固溶体(连续固溶体)： 固溶度
0-100%
4．根据各组元原子分布的规律性划分：
1) 无序固溶体：组元原子的分布是随机的 2) 有序固溶体：各组元原子分别占据各自的分点阵， 分点阵穿插成复杂的超点阵
2-6 固体中的原子无序
2-6-1 固溶体 杂质原子（或离子、分子）均匀分布（溶）于基质晶 格中的固体 通常特征：杂质和基质原子共同占据原基质的晶格点 阵； 有一定的成分范围 ---- 固溶度 1. 根据相图划分： 1) 端部固溶体(初级固溶体): 包括纯组分的固溶体 相图端部 2) 中部固溶体(二次固溶体): 0＜任一组元＜100％ 相图中部 （无任一组元的结构，以化合物为基）
•离子晶体中的点缺陷 • 肖脱基缺陷： 对于离子晶体，为了维持电性的中性，要出 现空位团，空位团由正离子和负离子空位组 成，其电性也是中性的。 • 弗仑克尔缺陷： 在产生空位时同时产生相同反性电荷的间 隙离子以保持晶体的中性。
晶体中出现点缺陷后，对体系存在两种相反 的影响： • 造成点阵畸变，使晶体的内能增加，提 高系统的自由能，降低了晶体的稳定性； • 增加了点阵排列的混乱度，系统的微观 状态数目发生变化，使体系的组态熵增 加，引起自由能下降。 • 当这对矛盾达到统一时，系统就达到平 衡。
晶体中原子排列的周期性受到破坏的区域，分： 1. 点缺陷：任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区 空位 ：(a)无原子的阵点位置 间隙原子：(d)挤入点阵间隙的原子
(b)双空位
肖脱基缺陷 ：(c)离子对空位
弗仑克尔缺陷：(e)等量的正离子空位和正离子间隙
点缺陷的形成：典型方式是热运动，具有足够能量的 原子会离开原来的位置。
12.548 12.686 12.819 12.966
2. 线缺陷(位错) 仅一维尺寸可与晶体线度比拟的缺陷 一或数列原子发生有规则的错排
晶体生长和相变过程常常依赖位错进行
金刚砂晶体生长的螺线
晶体的力学性能与位错密切相关
位错模型的提出 背景 完整晶体塑性变形─滑移的模型→金属晶 体的理论强度→理论强度比实测强度高出几个 数量级→ 晶体缺陷的设想─ 线缺陷（位错） 的模型→ 以位错滑移模型计算出的晶体强度， 与实测值基本相符。
位错的提出是对材料塑性变形研究的结果。
上述过程的微观特征：
1926年弗兰克提出的滑移理论
受力后
1934年M.Polanyi, E.Orowan和G.Taylor差不多同时提 出了位错的局部滑移理论：
1956年门特（J.M.Menter）用电子显微镜（TEM） 直接观察到铂钛花青晶体中的位错。
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2. 根据溶质在点阵中的位置划分： 1) 置换型固溶体： 晶体原 (离)子被其它原(离)子部分代换后形成
置换量不同可：
完全互溶； 部分互溶； 不形成固溶体
Figure 5.5
影响置换因素：下列诸因素相同（近）易置换；否则 难成固溶体 A.离子大小: 同晶型时,半径差 ＜15％，完全互溶 20～40%,部分互溶,难置换
1） 棱位错(刃位错)
位错线是在已滑移面与未滑移 面的交界线 位错线与滑移方向(柏格斯矢量) 垂直
EF ⊥ BB’
位错线的方向，它表明给定 点上位错线的方向，如EF，
用单位矢量ξ表示
刃型位错的几何特征：
（1）位错线与其滑移矢量d垂直，刃型位错可 以为任意形状的曲线，但不能是三维方向的。 （2）有多余半原子面，可分为正和负，多余 半原子面在滑移面以上的位错称为正刃型位错， 反之称为反刃型位错。
点缺陷对晶体性质的影响
（1）比体积
内部原子移到晶体表面，导致晶体体积增 加。
（2）比热容 形成点缺陷须向晶体提供附加的能量，引 起附加比热容。
（3）电阻率的影响
点缺陷会导致晶体的电阻率增大。
淬火温度 T（℃） 300 500 700 1000 1500
12.290 电阻率 ρ*10-8 （Ω ·cm）
•固溶体的判断
固溶体的理论密度：
ρc =
N · A ／ V · NA
Байду номын сангаас
N、V 分别为晶胞的原子数和体积 A 为固溶体平均相对原子质量 NA为阿佛伽德罗常数
测定固溶体实际密度 ρe 若: ρc〈 ρe : 间隙式 ρc = ρe : 置换式 ρc 〉ρe : 缺位式 （缺阵点原子）
3）非化学计量化合物 组分比偏差于化学式的化合物 （含变价离子） 实质是由金属的高氧化态和低氧化态形成的固溶体
2-6-2 晶体结构缺陷
• • • • 材料的强化，如钢——是铁中渗碳 陶瓷材料的增韧 硅半导体 宝石类
• 晶体缺陷普遍存在 • 晶体缺陷数量上微不足道
• 例如20℃时，Cu的空位浓度为3.8*10-17， 充分退火后Fe中的位错密度为1012cm2（空 位、位错都是以后要介绍的缺陷形态）。
按照晶体缺陷的几何形态以及相对于晶体的尺寸可将 其分为以下几类： 1.点缺陷 其特征是三个方向的尺寸都很小，不 超过几个原子间距。如：空位、间隙原子和置换原子。 2.线缺陷 其特征是缺陷在两个方向上尺寸很小， 而第三方向上的尺寸却很大，甚者可以贯穿整个晶体， 属于这一类的主要是位错。 3.面缺陷 其特征是缺陷在一个方向上的尺寸很 小，而其余两个方向上的尺寸很大。晶体的外表面及 晶界、层错等均属于这一类。