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第5章 结构缺陷及固溶体

              第2节 点缺陷(7)

    5.2.5 点缺陷的运动和作用

    点缺陷是不断运动着的,下面以空位为例说明点缺陷的运动。空位周围原子的热振动给空位的运动创造了条件,空位就是通过与周围原子不断地换位来实现其运动的。空位运动时,必然会引起点阵畸变,因而必须克服能垒,为此所需要的能量称为迁移能,空位的运动方式是不规则的。空位在运动过程中如遇到间隙原子,空位便消失,这种现象称为复合。空位运动到位错、晶界及外表面等晶体缺陷处也将消失。这样点缺陷在能量起伏的支配下,不断产生、运动和消亡。点缺陷的运动本质上是原子迁移的结果,而这种点缺陷的运动所造成的原子迁移正是各种固体材料中扩散现象的基础。
    点缺陷对各种晶体材料的物理性能及机械性能都产生一定的影响,点缺陷能使金属的电阻增加,体积膨胀,密度减小。同时能加速与扩散有关的相变、化学热处理、高温下的塑性变形、固相反应、烧结和断裂等过程。另外,过饱和点缺陷还可以提高金属的屈服强度。

5.2.6 过饱和点缺陷

    在常温晶体中热力学平衡的点缺陷的浓度很小,但在某些特殊情况下,晶体也可以具有超过平衡浓度的点缺陷,称之为过饱和点缺陷。下面介绍几种获得过饱和点缺陷的方法。
    (1)淬火法
    将晶体加热到高温,晶体中便形成较多的空位,然后从高温快速冷却到低温(称淬火)使空位在冷却过程来不及消失,在低温形成过饱和空位。
    (2)辐照法
    高能粒子(如快中子、重粒子、电子等)辐照晶体时,同时形成数量相等的空位和间隙原子,例如在原子反应堆中,由裂变产生的高速中子,它的平均能量达到2MeV,当它们射入金属晶体时,把原子从晶格结点上撞出,而这些离位的原子还以很大的速度继续撞击其他原子,使更多的原子离位。
    (3)塑性变形
    晶体塑性变形时,通过位错的相互作用也可以产生过饱和点缺陷,但是,这些过饱和点缺陷是非平衡点缺陷,是不稳定的。在加热过程中它们将通过运动而消失,最后又趋于平衡浓度。
(本节完)

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