空位对合金性能产生哪些影响

① 实际的金属当中存在哪些缺陷，它们的特点是什么这些特点对钢的性能产生了什么样的影响

1.1.4 实际金属中的晶体缺陷
前面所讨论的是理想晶体的结构情况。在实际晶体中，原子的排列不可能这样规则和完
整，而是或多或少地存在着偏离理想结构的区域，出现了不完整性，通常把这种偏离完整性
的区域称为晶体缺陷。缺陷的产生是与晶体的生成条件、晶体中原子的热运动、对晶体进行
的加工过程以及其他因素的作用（如辐照）等有关；而且，通常情况下金属都是多晶体，在
晶粒的交界（晶界）处，原子的规则排列也必然破坏。这些都导致晶体的不完整性，产生了
晶体缺陷。但必须指出，金属晶体中虽有缺陷存在，从总的来看其结构仍然保持着规律性，
仍可认为是接近完整的；即使在严重塑性变形的情况下，晶体中位置偏移很大的原子数目平
均来说至多仅占总原子数的千分之一。因此，晶体缺陷仍可以用相当确切的几何图象来描述。
根据晶体缺陷的几何形态特征可以将它们分成三大类。
1.1.4.1 点缺陷
点缺陷：其特点是在 X 、Y 、 Z 三个方向上的尺寸都很小（相当于原子的尺寸），晶体
中的点缺陷包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子，以及由它们组合而成的复杂缺陷（如空
位对或空位片等）。这里主要讨论空位及间隙原子。
⑴空位 在晶体中，位于点阵结点上的原子并非静止的，而是以其平衡位置为中心作热9
振动。在一定温度时，原子热振动的平均能量是一定的；但是，各个原子的能量并不完全相
等，而且经常发生变化，此起彼伏。在任何瞬间，总有一些原子的能量大到足以克服周围原
子对它的束缚作用，就可能脱离其原来的平衡位置而迁移到别处。结果，在原来的位置上出
现了空结点，称为空位。

⑵间隙原子 间隙原子就是位于晶格间隙之中的原子。有自间隙原子和杂质间隙原子两
种。自间隙原子就是上述所述的形成空位的同时而形成的从晶格结点转移到晶格间隙中的原
子如图 1.16b 所示。杂质间隙原子是外来杂质溶入晶格间隙所至，是金属中间隙原子的主要
存在形式。
由于形成一个间隙原子要求很高的能量，所以，在纯金属中，主要的点缺陷是空位而不
是间隙原子。但空位所造成的晶格畸变比间隙原子造成的畸变要小的多，如图 1.17。
1.1.4.2 线缺陷
线缺陷：其特点是在两个方向上的尺寸很小，另一个方向上的尺寸相对很长，故也称一
维缺陷。如位借，位错有两种。
⑴刃型位错 在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分沿一
定晶面相对于晶体的未动部分，逐步发生了一个原子间距的错动（图
1.18）。例如，图中右上角部分晶体逐步向左移了一个原子间距时，
则在发生了错动的晶体部分同未动部分的边缘上产生了一个多余的
原子面。该原子面象是一个后塞进去的半原子面，不延伸至下半部晶
体中，犹如切入晶体的刀刃，刃口线为位错线，这就是刃型位错。 图 1.18 刃型位错示意图
刃型位错应该是晶格畸变的中心线（图中“ ⊥ ”符号的地方）。由于在其周围的原子位
置错动很大，即晶格的畸变很大，且距它愈远畸变愈小，所以刃型位错实际上为几个原子间
距宽的长管道。
⑵螺型位错 在金属晶体中， 由于多种原因，也可能出现一种原子呈螺旋线形错排的
线缺陷为螺型位错。螺型位错在空间实际上为一个螺旋状的晶格畸变管道，宽仅为几个原子
间距，长则可穿透晶体。
位错能够在金属的结晶、塑性变形和相变等过程中形成。位错能与位错或其他晶体缺陷
产生交互作用。位错的密度是指单位体积中位错线的总长度，即 ρ = ΣL /V 。式中 ρ 为位错
密度，单位为 −2
cm ；ΣL 为位错的总长度，单位为cm ；V 为体积，
单位为 3
cm 。位错是影响金属机械性能最重要的晶体缺陷。金属晶
体中位错的存在，使金属的强度值降低 2～3 个数量级。
1.1.4.3 面缺陷
面缺陷：其特点是在一个方向上的尺寸很小，另外两个方向上
的尺寸很大，故也称二维缺陷。金属晶体中的面缺陷主要有两种。 10
⑴晶界 实际金属为多晶体（图 1.19），是由大量外形不规则 图 1.19 纯铁的多晶体结构
的小晶体即晶粒组成的。每个晶粒基本上可视为单晶体，一般尺寸为 3
10
−
～ −2
10 cm ，但也
有大至几个或十几个毫米的。所有晶粒的结构完全相同，但彼此之间的位向不同，位向差为
几十分、几度或几十度。属于同一固相但位向不相同的晶粒之间的界面称为晶界，随相邻晶
粒位向差的不同，晶界宽度为 5～10 个原子间距。晶界在空间呈网状；晶界上原子的排列不
是非晶体式的混乱排列，但规则性较差。原子排列的总特点是，采取相邻两晶粒的折中位置，
使晶格由一个晶粒的位向，通过晶界的协调，逐步过度为相邻晶粒的位向（图 1.20）。
晶界上一般积累有较多的位错。位错的分布有时候是规则的。晶界也是杂质原子聚集的
地方。杂质原子的存在加剧了晶界结构的不规则性，并使结构复杂化。
⑵亚晶界 晶粒也不是理
想的晶体，而是由许多位向相
差很小的所谓亚晶粒组成的。
晶粒内的亚晶粒又叫晶块（或
嵌镶块）。尺寸比晶粒小 2～3
个 数 量 级 ， 常 为 −6
10 ～
cm
−4
10 。亚晶粒的结构如果不
考虑点缺陷，可以认为是理想 图 1.20 晶界原子排列示意图 图 1.21 位错墙构成亚晶界示意图
的。亚晶粒之间的位向差只有几秒、几分，最多达 l～2 度。亚晶粒之间的边界叫亚晶界。
是位错规则排列的结构。例如，亚晶界可由位错垂直排列成位错墙（又叫倾侧晶界）（图 1.21）
而构成。亚晶界是晶粒内的一种面缺陷，对
实际金属中除了上述点、线、面缺陷外，还存在着一些其它的晶体缺陷。这些缺陷的存
在，破坏了晶体的完整性，大大影响了晶体的性能、但是必须指出，缺陷的存在并不改变金
属的晶体性质。晶体学的许多规律，对于实际金属是适用的，只是还应看到各种具体的偏差。
在晶体中，缺陷并不是静止地、稳定不变地存在着，而是随着各种条件的改变而不断变
动的，它们可以产生、发展、运动和交互作用，而且能合并和消失。晶体缺陷对金属的许多
性能有很大的影响，特别是对塑性、强度、扩散等有着决定性的作用。

② 合金如何改变硬度和熔点

合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如，铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。因此可以说，合金的熔点比组分金属低。综上所述：合金和纯金属比较，熔点和沸点降低；硬度增大；密度界与合金不同元素之间。

③ 实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷，它们对金属的性能有什么影响

晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷三种缺陷。其中点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。线缺陷包括刃型位错、螺型位错。面缺陷包括晶体的表面、晶界、亚晶界、相界。它们对力学性能的影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。

④ 金属材料内部的缺陷在强化金属方面各起什么作用

• 实际金属晶体中存在缺陷,这些缺陷是：

（1）点缺陷：如空位,间隙原子,置换原子.

（2）线缺陷：如刃型位错,螺旋型位错.

（3）面缺陷：分外表面和内界面两类.内界面型如晶界,亚晶界,孪晶界等.

点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈

服强度增加，密度发生变化。

• 线缺陷：位错。

位错的存在极大地影响金属的机械性能。

当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。

• 面缺陷：晶界、亚晶界。

亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。

• 在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，

位错密度较大（可达10-16m-2以上）。原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。晶界和亚晶界均可提高金属的强度。晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。

⑤ 金属中的缺陷有几种，他们对金属的性能产生哪些影响

实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷。如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。

⑥ 铝合金时效后会有哪些变化。

时效会析出第2相，阻碍了位错的移动，使强度，硬度增加，塑性，韧性下降

⑦ 金属中的缺陷有几种，他们对金属的性能产生哪些影响

1)点缺陷——空位，间隙原子和置换原子。 点缺陷导致晶格畸变，而晶格畸变将使晶体性能发生改变，如强度，硬度和电阻增加。2）线缺陷——位错 当金属处于退火状态时的强度最低，随着位错密度的增加或降低都能增加金属的强度。3）面缺陷——晶界和亚晶界。 晶界和亚晶界处 在常温下的强度和硬度较高，在高温下则较低；易腐蚀和氧化；熔点低

⑧ 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

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.

⑨ 无位错的金属材料强度是否最低

无位错的金属材料强度是最低。

主要是点缺陷造成的，空位、间隙原子、异类原子。点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。位错的存在极大地影响金属的力学性能。

当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。面缺陷是由位错垂直排列成位错墙而构成。组织、结构、原子本性。

简介

所谓强度是指材料对塑性变形和断裂的抗力，用给定条件下材料所能承受的应力来表示。随试验条件不同，强度有不同的表示方法，如室温准静态拉伸试验所测定的屈服强度、流变强度、抗拉强度、断裂强度等（见金属力学性能的表征）；压缩试验中的抗压强度；弯曲试验中的抗弯强度；疲劳试验中的疲劳强度（见疲劳）；高温条件静态拉伸所测的持久强度（见蠕变）。