点缺陷

一：点缺陷的含义：

点缺陷的特征是三个方向上的尺寸都很小，相当于原子的尺寸。常见的点缺陷有三种：空位、间隙原子、置换原子。如图1所示： 1.1空位

在任何温度下，金属晶体中的原子都是以其平衡位置为中心不间断的进行热振动。原子的振幅大小与温度有关，温度越高，振幅越大。在一定温度下，每个原子的振动能量并不完全相同，在某一瞬间，某些原子的能量可能高些，其振幅就要大些，另一些原子的能量低些振幅就小些。对于某一个原子来说，这一瞬间能量高些下一瞬间能量可能低些，这种现象叫做能量起伏。在某一温度的某一瞬间总有一些原

子具有足够高的能量克服周围原子对他的约束，脱离开平衡位置迁移到别处，于是原来的位置上出现了空节点就叫做空位。

脱离平衡位置大概有三个去处：一个是迁移到警惕的表面上，这样所产生的空位叫做肖脱基空位；二是迁移到晶格的间隙中，所产生的空位叫做弗兰克空位；三是迁移到其他空位处，这样虽不产生新的空位，但是可以使空位变化位置。如图2所示。

图2 肖脱基空位和弗兰克空位

空位是一种热平衡缺陷，即在一定温度下空位有一定的平衡浓度。温度升高则原子的振动能量提高，振幅增大，从而使脱离其平衡位置往别处迁移的原子增多，空位浓度提高。温度降低空位浓度减小。如图3所示空位移动。一方面周围原子可以跟空位互换，使空位移动一个原子间距。另一方面空位迁移至晶体表面或者与间隙原子相遇而消失，但其他位置又会有空位形成。

图3 空位运动

空位浓度是极小的，形成肖脱基空位所需能量比弗兰克空位要小得多，所以在固态金属中主要形成肖脱基。

空位的存在，其周围原子失去了一个紧邻的原子而使相互间的作用失去平衡，因而他们朝空位方向稍有移动，偏离其平衡位置，这就在空位周围出现一个涉及几个原子间距范围的弹性畸变区，简称晶格畸变。

1.2间隙原子

处于晶格间隙中的原子就是间隙原子。形成弗兰克空位的同时也会形成间隙原子，硬挤入很小的晶格间隙后会造成严重的晶格畸变。异类间隙原子大多数是原子半径很小的原子，尽管原子半径很小，造成的晶格畸变也比空位大的多。

间隙原子也是一种热平衡缺陷，在一定外温度下有一定浓度，对于异类间隙原子来说，将这一平衡浓度称为固溶度或者溶解度。

1.3置换原子

占据原来基体原子平衡位置上的异类原子称为置换原子。由于置换原子的大小与基体原子的大小与基体原子的大侠不可能完全相同，因此其临近原子也将偏离其平衡位置，造成晶格畸变。置换原子在一定温度下也有一个平衡浓度值，叫做固溶度。

二：点缺陷影响

无论哪类点缺陷都会造成晶格畸变，这将对金属的性能产生影响，如增加屈服强度、电阻增大、体积膨胀等。此外点缺陷的存在讲加速金属中的扩散过程，因而凡与扩散有关的相变、化学热处理、高温下的塑性变形和断裂 等都与空位和间隙原子的存在运动有关。

点缺陷对于密度及电阻的影响： A）

密度和线度：如果在点阵中取走一个原子，放在表面上去，点

阵就形成了空位。如果空位周围原子不移动，则应使晶体体积V增加一个原子体积，而点阵参数a保持不变。但实际上空位周围原子灰产生位移，因此V和a都有变化，理论计算表明，间隙原子引起的体积膨胀约在1—2原子体积，而空位的体积膨胀约为0.5原子体积。 B）

电阻：点缺陷对于传导电子产生附加的散射，引起电阻的加大。

关于点缺陷的电阻理论计算，一般套用福利德尔的合金理论，将点缺陷看为零价或者一价的杂志原子，但间隙原子引起的几遍交大不易估计，结果差异如下表：

B2结构的RuAl、YAg、YCu、YRh等合金表现出较好的室温塑性，由于警惕的缺陷对金属间化合物的物理性能骑着重要的作用，如在FeAl合金中，点缺陷诱导<111>滑移系形成和开动课改善FeAl合金的室温塑形，空位浓度减少可降低FeAl硬度提高其延展性，进而改善其塑性成形能力等。考虑到RuAl、YAg、YCu、YRh与FeAl同为B2结构， RuAl合金因其在{110}面上存在高密度<100>和<110>位错而表现出的良好室温成形能力。

三：数学模型 扩散机制中间隙扩散：

每秒跃迁次数：

空位扩散：

参考文献：

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