金属晶体缺陷类型

周正凯

金属晶体中的缺陷是影响其物理、化学和机械性能的关键因素。根据缺陷的维度和性质，可将其分为以下几类：

点缺陷
空位：晶格中原子缺失的位置，高温下浓度增加，影响扩散和导电性。
间隙原子：原子挤入晶格间隙，导致局部晶格畸变，可能提高强度（如钢中的碳原子）。
置换原子：外来原子取代基体原子（如合金中的固溶强化），或同种原子的位置交换。

线缺陷（位错）
刃型位错：额外原子半平面插入晶格，形成刃状结构，促进塑性变形。
螺型位错：原子面螺旋错位，导致剪切变形。
混合位错：刃型与螺型位错的结合。高位错密度（如冷加工后）可提高强度但降低塑性。

面缺陷
晶界：不同晶粒间的界面，阻碍位错运动（细晶强化），但可能成为腐蚀起点。
相界：不同相之间的界面，影响材料相变行为。
堆垛层错：密堆积结构中的层序错乱（如面心立方中的ABABC），影响力学性能。

体缺陷
孔洞与裂纹：铸造或加工中形成，成为应力集中点，降低材料韧性。
夹杂物：杂质颗粒可能强化（弥散强化）或弱化材料，取决于其性质。

缺陷对性能的影响
力学性能：位错运动主导塑性变形；细晶强化（霍尔-佩奇效应）通过增加晶界数量提高强度。
电学性能：点缺陷散射电子，增加电阻。
耐腐蚀性：晶界易受腐蚀（如不锈钢的晶间腐蚀），需通过合金设计优化。
高温行为：空位扩散加速蠕变，需通过析出相钉扎位错以增强抗蠕变性。

缺陷调控与应用
合金化：添加元素形成固溶体或析出相，阻碍位错。
热处理：退火降低位错密度，淬火保留高温相或引入过饱和空位。
加工工艺：冷加工增加位错密度，热机械处理细化晶粒。

FANHUA

学习基础知识