另外晶体中的点缺陷还可通过高温淬火、冷变形以及高能粒子的辐照效应等形成。此时晶体点缺陷浓度往往超过其平衡浓度，称为过饱和点缺陷。

晶体的线缺陷表现为各种类型的位错。位错的概念是在研究晶体滑移过程时提出的。它相当于滑移面上已滑移区和未滑移区的交界线。位错按几何特征分为刃型位错和螺型位错两大类。但实际晶体中大量存在的是混合位错。柏氏矢量b是一个反映位错周围点阵畸变总积累的重要物理量。该矢量的方向表示位错的性质与位错的取向，即位错运动导致晶体滑移的方向；该矢量的模∣b∣表示了畸变的程度，称为位错的强度，

而且∣b∣ 。一根位错线具有唯一的柏氏矢量，这是柏氏矢量的守恒性所决定的。

柏氏矢量不仅决定位错的组态及其运动方向，而且对位错的一系列属性，如位错的应力场、应变能，位错的受力状态，位错增殖与交互作用，位错反应等都有很大影响。对刃型位错，运动方式有滑移和攀移两种，而对螺型位错，则只能滑移，但由于其滑移面不是唯一的，故可进行交滑移或双交滑移。位错的组态，分布及密度大小对材料性能影响很大。材料塑性变形就是大量位错运动的结果。位错理论可用来解释材料的屈服现象、加工硬化和弥散强化机制。

晶界、亚晶界、相界、层错等属于晶体的面缺陷。

根据界面两侧晶粒的位向差，晶界分为小角度晶界和大角度晶界。小角度晶界又可分为倾斜晶界、扭转晶界等，它们的结构可用相应的位错模型来描述。多晶材料中大量存在的是大角度晶界。大角度晶界的结构较复杂，其中原子排列不规则，不能用位错模型来描述。有人提出用\重合位置点阵\模型来描述，但它仅适用特殊位向，尚不能解释两晶粒处于任意位向差的晶界结构。

多相合金中同一相中的界面也是晶界和亚晶界，不同相之间的界面是相界。相界的结构有共格、半共格和非共格三类，单相合金或多相合金中的层错和孪晶界都是共格界。共格界面的界面能最低 重点与难点

1. 点缺陷的形成与平衡浓度；

2. 柏氏矢量的确定，物理意义及守恒性； 3. 位错的基本类型和特征；

4. 分析归纳位错运动的两种基本形式：滑移和攀移的特点； 5. 分析运动位错的交割及其所形成的扭折或割阶不同情况； 6. 比较螺型位错与刃型位错二者应力场畸变能的异同点；

7. 作用于位错的组态力、位错的线张力、外加切应力、位错附近原子实际所受的力、以及位错间的交

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互作用力相互之间的关系与区别； 8. 位错的增值机制； 9. 堆垛层错与不全位错； 10. 位错反应的条件； 11. Thompson四面体；

12. 扩展位错的生成、宽度和运动； 13. 小角度和大角度晶界模型； 14. 晶界能与晶界特性； 15. 孪晶界与相界。 重要概念与名词

点缺陷，线缺陷，面缺陷；

空位，间隙原子，肖脱基空位，弗兰克尔空位；

点缺陷的平衡浓度，热平衡点缺陷，过饱和点缺陷，色心，电荷缺陷； 刃型位错，螺型位错，混合位错，全位错，不全位错；

柏氏回路，柏氏矢量，柏氏矢量的物理意义，柏氏矢量的守恒性； 位错的滑移，位错的交滑移，位错的攀移，位错的交割，割阶，扭折； 位错的应力场，位错的应变能，线张力，滑移力，攀移力； 位错密度，位错增殖，弗兰克-瑞德位错源，L-C位错，位错塞积； 堆垛层错，肖克莱不全位错，弗兰克不全位错； 位错反应，几何条件，能量条件； 可动位错，固定位错，汤普森四面体；

扩展位错，层错能，扩展位错的宽度，扩展位错束集，扩展位错交滑移； 晶界，亚晶界，小角度晶界，对称倾斜晶界，不对称倾斜晶界，扭转晶界；大角度晶界，\重合位置点阵\模型；

晶界能，孪晶界，相界，共格相界，半共格相界，错配度，非共格相界。

点缺陷的平衡浓度：

螺型位错的应力场：

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刃型位错的应力场： 式中

位错的应变能： 式中

位错的线张力：

作用于位错的力：

滑移力

攀移力

两平行螺位错间径向作用力：

两平行刃型位错间的交互作用力： F-R源开动的临界切应力：

扩展位错的平衡宽度：

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对称倾斜晶界：

不对称倾斜晶界： ，

三叉晶界界面能平衡公式： 第四章

物质的迁移可通过对流和扩散两种方式进行。在气体和液体中物质的迁移一般是通过对流和扩散来实现的。但在固体中不发生对流，扩散是唯一的物质迁移方式，其原子或分子由于热运动不断地从一个位置迁移到另一个位置。扩散是固体材料中的一个重要现象，诸如金属铸件的凝固及均匀化退火，冷变形金属的回复和再结晶，陶瓷或粉末冶金的烧结，材料的固态相变，高温蠕变，以及各种表面处理等等，都与扩散密切相关。要深入地了解和控制这些过程，就必须先掌握有关扩散的基本规律。研究扩散一般有两种方法： ①表象理论一根据所测量的参数描述物质传输的速率和数量等； ②原子理论一扩散过程中原子是如何迁移的。

本章主要讨论固体材料中扩散的一般规律、扩散的影响因素和扩散机制等内容。 固体材料涉及金属、陶瓷和高分子化合物三类； 金属中的原子结合是以金属键方式；

陶瓷中的原子结合主要是以离子键结合方式为主；

而高分子化合物中的原子结合方式是共价键或氢键结合，并形成长链结构，这就导致了三种类型固体中原子或分子扩散的方式不同，描述它们各自运动方式的特征也是本章的主要目的之一。 习题

1.有一硅单晶片，厚0.5mm，其一端面上每10个硅原子包含两个镓原子，另一个端面经处理后含镓的浓度增高。试求在该面上每10个硅原子需包含几个镓原子，才能使浓度梯度成为2×10原子/m.m 硅的点阵常数为0.5407nm。

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