Question

晶体的点缺陷,线缺陷和面缺陷对金属物理性能和化学性能有何影响?

Answer 1

在理想完整晶体中,原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上.但在实际的晶体中,由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响,原子的排列不可能那样完整和规则,往往存在偏离了理想晶体结构的区域.这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷,它破坏了晶体的对称性.
晶体中存在的缺陷种类很多,根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型.
点缺陷：是指三维尺寸都很小,不超过几个原子直径的缺陷.主要有空位和间隙原子
空位是指未被原子所占有的晶格结点.间隙原子是处在晶格间隙中的多余原子.点缺陷的出现,使周围的原子发生靠拢或撑开,造成晶格畸变.使材料的强度、硬度和电阻率增加.所以金属中,点缺陷越多,它的强度、硬度越高.
线缺陷：是指三维空间中在二维方向上尺寸较小,在另一维方面上尺寸较大的缺陷.属于这类缺陷主要是位错.什么是位错呢?
位错是晶体中的某处有一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象.
面缺陷：是指二维尺寸很大而第三维尺寸很小的缺陷.通常是指晶界和亚晶界.
缺陷对物理性能的影响很大,可以极大的影响材料的导热,电阻,光学,和机械性能,极大地影响材料的各种性能指标,比如强度,塑性等.
化学性能影响主要集中在材料表面性能上,比如杂质原子的缺陷会在大气环境下形成原电池模型,极大地加速材料的腐蚀,另外表面能量也会受到缺陷的极大影响,表面化学活性,化学能等等.
总之影响非常大,但是如果合理的利用缺陷,可以提高材料某一方面的性能,比如人工在半导体材料中进行掺杂,形成空穴,可以极大地提高半导体材料的性能.