空位對合金性能產生哪些影響

① 實際的金屬當中存在哪些缺陷，它們的特點是什麼這些特點對鋼的性能產生了什麼樣的影響

1.1.4 實際金屬中的晶體缺陷
前面所討論的是理想晶體的結構情況。在實際晶體中，原子的排列不可能這樣規則和完
整，而是或多或少地存在著偏離理想結構的區域，出現了不完整性，通常把這種偏離完整性
的區域稱為晶體缺陷。缺陷的產生是與晶體的生成條件、晶體中原子的熱運動、對晶體進行
的加工過程以及其他因素的作用（如輻照）等有關；而且，通常情況下金屬都是多晶體，在
晶粒的交界（晶界）處，原子的規則排列也必然破壞。這些都導致晶體的不完整性，產生了
晶體缺陷。但必須指出，金屬晶體中雖有缺陷存在，從總的來看其結構仍然保持著規律性，
仍可認為是接近完整的；即使在嚴重塑性變形的情況下，晶體中位置偏移很大的原子數目平
均來說至多僅占總原子數的千分之一。因此，晶體缺陷仍可以用相當確切的幾何圖象來描述。
根據晶體缺陷的幾何形態特徵可以將它們分成三大類。
1.1.4.1 點缺陷
點缺陷：其特點是在 X 、Y 、 Z 三個方向上的尺寸都很小（相當於原子的尺寸），晶體
中的點缺陷包括空位、間隙原子、雜質或溶質原子，以及由它們組合而成的復雜缺陷（如空
位對或空位片等）。這里主要討論空位及間隙原子。
⑴空位 在晶體中，位於點陣結點上的原子並非靜止的，而是以其平衡位置為中心作熱9
振動。在一定溫度時，原子熱振動的平均能量是一定的；但是，各個原子的能量並不完全相
等，而且經常發生變化，此起彼伏。在任何瞬間，總有一些原子的能量大到足以克服周圍原
子對它的束縛作用，就可能脫離其原來的平衡位置而遷移到別處。結果，在原來的位置上出
現了空結點，稱為空位。

⑵間隙原子 間隙原子就是位於晶格間隙之中的原子。有自間隙原子和雜質間隙原子兩
種。自間隙原子就是上述所述的形成空位的同時而形成的從晶格結點轉移到晶格間隙中的原
子如圖 1.16b 所示。雜質間隙原子是外來雜質溶入晶格間隙所至，是金屬中間隙原子的主要
存在形式。
由於形成一個間隙原子要求很高的能量，所以，在純金屬中，主要的點缺陷是空位而不
是間隙原子。但空位所造成的晶格畸變比間隙原子造成的畸變要小的多，如圖 1.17。
1.1.4.2 線缺陷
線缺陷：其特點是在兩個方向上的尺寸很小，另一個方向上的尺寸相對很長，故也稱一
維缺陷。如位借，位錯有兩種。
⑴刃型位錯 在金屬晶體中，由於某種原因，晶體的一部分沿一
定晶面相對於晶體的未動部分，逐步發生了一個原子間距的錯動（圖
1.18）。例如，圖中右上角部分晶體逐步向左移了一個原子間距時，
則在發生了錯動的晶體部分同未動部分的邊緣上產生了一個多餘的
原子面。該原子面象是一個後塞進去的半原子面，不延伸至下半部晶
體中，猶如切入晶體的刀刃，刃口線為位錯線，這就是刃型位錯。 圖 1.18 刃型位錯示意圖
刃型位錯應該是晶格畸變的中心線（圖中「 ⊥ 」符號的地方）。由於在其周圍的原子位
置錯動很大，即晶格的畸變很大，且距它愈遠畸變愈小，所以刃型位錯實際上為幾個原子間
距寬的長管道。
⑵螺型位錯 在金屬晶體中， 由於多種原因，也可能出現一種原子呈螺旋線形錯排的
線缺陷為螺型位錯。螺型位錯在空間實際上為一個螺旋狀的晶格畸變管道，寬僅為幾個原子
間距，長則可穿透晶體。
位錯能夠在金屬的結晶、塑性變形和相變等過程中形成。位錯能與位錯或其他晶體缺陷
產生交互作用。位錯的密度是指單位體積中位錯線的總長度，即 ρ = ΣL /V 。式中 ρ 為位錯
密度，單位為 −2
cm ；ΣL 為位錯的總長度，單位為cm ；V 為體積，
單位為 3
cm 。位錯是影響金屬機械性能最重要的晶體缺陷。金屬晶
體中位錯的存在，使金屬的強度值降低 2～3 個數量級。
1.1.4.3 面缺陷
面缺陷：其特點是在一個方向上的尺寸很小，另外兩個方向上
的尺寸很大，故也稱二維缺陷。金屬晶體中的面缺陷主要有兩種。 10
⑴晶界 實際金屬為多晶體（圖 1.19），是由大量外形不規則 圖 1.19 純鐵的多晶體結構
的小晶體即晶粒組成的。每個晶粒基本上可視為單晶體，一般尺寸為 3
10
−
～ −2
10 cm ，但也
有大至幾個或十幾個毫米的。所有晶粒的結構完全相同，但彼此之間的位向不同，位向差為
幾十分、幾度或幾十度。屬於同一固相但位向不相同的晶粒之間的界面稱為晶界，隨相鄰晶
粒位向差的不同，晶界寬度為 5～10 個原子間距。晶界在空間呈網狀；晶界上原子的排列不
是非晶體式的混亂排列，但規則性較差。原子排列的總特點是，採取相鄰兩晶粒的折中位置，
使晶格由一個晶粒的位向，通過晶界的協調，逐步過度為相鄰晶粒的位向（圖 1.20）。
晶界上一般積累有較多的位錯。位錯的分布有時候是規則的。晶界也是雜質原子聚集的
地方。雜質原子的存在加劇了晶界結構的不規則性，並使結構復雜化。
⑵亞晶界 晶粒也不是理
想的晶體，而是由許多位向相
差很小的所謂亞晶粒組成的。
晶粒內的亞晶粒又叫晶塊（或
嵌鑲塊）。尺寸比晶粒小 2～3
個 數 量 級 ， 常 為 −6
10 ～
cm
−4
10 。亞晶粒的結構如果不
考慮點缺陷，可以認為是理想 圖 1.20 晶界原子排列示意圖 圖 1.21 位錯牆構成亞晶界示意圖
的。亞晶粒之間的位向差只有幾秒、幾分，最多達 l～2 度。亞晶粒之間的邊界叫亞晶界。
是位錯規則排列的結構。例如，亞晶界可由位錯垂直排列成位錯牆（又叫傾側晶界）（圖 1.21）
而構成。亞晶界是晶粒內的一種面缺陷，對
實際金屬中除了上述點、線、面缺陷外，還存在著一些其它的晶體缺陷。這些缺陷的存
在，破壞了晶體的完整性，大大影響了晶體的性能、但是必須指出，缺陷的存在並不改變金
屬的晶體性質。晶體學的許多規律，對於實際金屬是適用的，只是還應看到各種具體的偏差。
在晶體中，缺陷並不是靜止地、穩定不變地存在著，而是隨著各種條件的改變而不斷變
動的，它們可以產生、發展、運動和交互作用，而且能合並和消失。晶體缺陷對金屬的許多
性能有很大的影響，特別是對塑性、強度、擴散等有著決定性的作用。

② 合金如何改變硬度和熔點

合金的生成常會改善元素單質的性質，例如，鋼的強度大於其主要組成元素鐵。合金的物理性質，例如密度、反應性、楊氏模量、導電性和導熱性可能與合金的組成元素尚有類似之處，但是合金的抗拉強度和抗剪強度卻通常與組成元素的性質有很大不同。這是由於合金與單質中的原子排列有很大差異。少量的某種元素可能會對合金的性質造成很大的影響。例如，鐵磁性合金中的雜質會使合金的性質發生變化。不同於純凈金屬的是，多數合金沒有固定的熔點，溫度處在熔化溫度范圍間時，混合物為固液並存狀態。因此可以說，合金的熔點比組分金屬低。綜上所述：合金和純金屬比較，熔點和沸點降低；硬度增大；密度界與合金不同元素之間。

③ 實際金屬晶體中存在哪些晶體缺陷，它們對金屬的性能有什麼影響

晶體缺陷有點缺陷、線缺陷、面缺陷三種缺陷。其中點缺陷包括空位、間隙原子、置換原子。線缺陷包括刃型位錯、螺型位錯。面缺陷包括晶體的表面、晶界、亞晶界、相界。它們對力學性能的影響：使得金屬塑性、硬度以及抗拉壓力顯著降低等等。

④ 金屬材料內部的缺陷在強化金屬方面各起什麼作用

• 實際金屬晶體中存在缺陷,這些缺陷是：

（1）點缺陷：如空位,間隙原子,置換原子.

（2）線缺陷：如刃型位錯,螺旋型位錯.

（3）面缺陷：分外表面和內界面兩類.內界面型如晶界,亞晶界,孿晶界等.

點缺陷：空位、間隙原子、異類原子。點缺陷造成局部晶格畸變，使金屬的電阻率、屈

服強度增加，密度發生變化。

• 線缺陷：位錯。

位錯的存在極大地影響金屬的機械性能。

當金屬為理想晶體或僅含極少量位錯時，金屬的屈服強度σs很高，當含有一定量的位錯時，強度降低。當進行形變加工時，為錯密度增加，σs將會增高。

• 面缺陷：晶界、亞晶界。

亞晶界由位錯垂直排列成位錯牆而構成。亞晶界是晶粒內的一種面缺陷。

• 在晶界、亞晶界或金屬內部的其他界面上，原子的排列偏離平衡位置，晶格畸變較大，

位錯密度較大（可達10-16m-2以上）。原子處於較高的能量狀態，原子的活性較大，所以對金屬中的許多過程的進行，具有極為重要的作用。晶界和亞晶界均可提高金屬的強度。晶界越多，晶粒越細，金屬的塑性變形能力越大，塑性越好。

⑤ 金屬中的缺陷有幾種，他們對金屬的性能產生哪些影響

實際晶體中的點缺陷，線缺陷和面缺陷。如果金屬中無晶體缺陷時，通過理論計算具有極高的強度，隨著晶體中缺陷的增加，金屬的強度迅速下降，當缺陷增加到一定值後，金屬的強度又隨晶體缺陷的增加而增加。因此，無論點缺陷，線缺陷和面缺陷都會造成晶格崎變，從而使晶體強度增加。同時晶體缺陷的存在還會增加金屬的電阻，降低金屬的抗腐蝕性能。

⑥ 鋁合金時效後會有哪些變化。

時效會析出第2相，阻礙了位錯的移動，使強度，硬度增加，塑性，韌性下降

⑦ 金屬中的缺陷有幾種，他們對金屬的性能產生哪些影響

1)點缺陷——空位，間隙原子和置換原子。 點缺陷導致晶格畸變，而晶格畸變將使晶體性能發生改變，如強度，硬度和電阻增加。2）線缺陷——位錯 當金屬處於退火狀態時的強度最低，隨著位錯密度的增加或降低都能增加金屬的強度。3）面缺陷——晶界和亞晶界。 晶界和亞晶界處 在常溫下的強度和硬度較高，在高溫下則較低；易腐蝕和氧化；熔點低

⑧ 晶體的點缺陷,線缺陷和面缺陷對金屬物理性能和化學性能有何影響

在理想完整晶體中,原子按一定的次序嚴格地處在空間有規則的、周期性的格點上.但在實際的晶體中,由於晶體形成條件、原子的熱運動及其它條件的影響,原子的排列不可能那樣完整和規則,往往存在偏離了理想晶體結構的區域.這些與完整周期性點陣結構的偏離就是晶體中的缺陷,它破壞了晶體的對稱性.
晶體中存在的缺陷種類很多,根據幾何形狀和涉及的范圍常可分為點缺陷、面缺陷、線缺陷幾種主要類型.
點缺陷：是指三維尺寸都很小,不超過幾個原子直徑的缺陷.主要有空位和間隙原子
空位是指未被原子所佔有的晶格結點.間隙原子是處在晶格間隙中的多餘原子.點缺陷的出現,使周圍的原子發生靠攏或撐開,造成晶格畸變.使材料的強度、硬度和電阻率增加.所以金屬中,點缺陷越多,它的強度、硬度越高.
線缺陷：是指三維空間中在二維方向上尺寸較小,在另一維方面上尺寸較大的缺陷.屬於這類缺陷主要是位錯.什麼是位錯呢?
位錯是晶體中的某處有一列或若干列原子發生了某種有規律的錯排現象.
面缺陷：是指二維尺寸很大而第三維尺寸很小的缺陷.通常是指晶界和亞晶界.
缺陷對物理性能的影響很大,可以極大的影響材料的導熱,電阻,光學,和機械性能,極大地影響材料的各種性能指標,比如強度,塑性等.
化學性能影響主要集中在材料表面性能上,比如雜質原子的缺陷會在大氣環境下形成原電池模型,極大地加速材料的腐蝕,另外表面能量也會受到缺陷的極大影響,表面化學活性,化學能等等.
總之影響非常大,但是如果合理的利用缺陷,可以提高材料某一方面的性能,比如人工在半導體材料中進行摻雜,形成空穴,可以極大地提高半導體材料的性能.

⑨ 無位錯的金屬材料強度是否最低

無位錯的金屬材料強度是最低。

主要是點缺陷造成的，空位、間隙原子、異類原子。點缺陷造成局部晶格畸變，使金屬的電阻率、屈服強度增加，密度發生變化。位錯的存在極大地影響金屬的力學性能。

當金屬為理想晶體或僅含極少量位錯時，金屬的屈服強度σs很高，當含有一定量的位錯時，強度降低。面缺陷是由位錯垂直排列成位錯牆而構成。組織、結構、原子本性。

簡介

所謂強度是指材料對塑性變形和斷裂的抗力，用給定條件下材料所能承受的應力來表示。隨試驗條件不同，強度有不同的表示方法，如室溫准靜態拉伸試驗所測定的屈服強度、流變強度、抗拉強度、斷裂強度等（見金屬力學性能的表徵）；壓縮試驗中的抗壓強度；彎曲試驗中的抗彎強度；疲勞試驗中的疲勞強度（見疲勞）；高溫條件靜態拉伸所測的持久強度（見蠕變）。