【干货】形象演示晶体缺陷，让知识“动”起来 14
《材料科学基础》中晶体缺陷一章一直是考研的重点，这一章节内容比较抽象复杂，属于比较难理解和掌握的章节。我们通过制作动图，让大家理解起来更容易、掌握起来更透彻，并将抽象概念与实际晶体相联系，使得本章知识更容易掌握。
晶体缺陷就是实际晶体中偏离理想结构的不完整区域。
根据晶体中结构不完整区域的形状及大小, 晶体缺陷常分为如下三类:
01
点缺陷
①脱位原子一般进入其他空位或者逐渐迁移至晶界或表面，这样的空位通常称为肖脱基空位或肖脱基缺陷。
②晶体中的原子有可能挤入结点的间隙，则形成另一种类型的点
缺陷---间隙原子，同时原来的结点位置也空缺了，产生另一个空位，通常把这一对点缺陷（空位和间隙原子）称为弗兰克尔缺陷。
③置换原子缺陷等类型
点缺陷类型动图：
⑤点缺陷源于原子的热振动，故其平衡浓度随着温度升高指数增加。
点缺陷数量明显超过平衡值时叫过饱和点缺陷，产生原因为淬火、辐照、冷塑性变形。
温度导致点缺陷变化动图：
位错攀移引起点缺陷的变化动图：
高分子晶体点缺陷
除空位、间隙原子、杂质原子等点缺陷外，还有其特有的点缺陷：（a）分子链上的异常键合（b）分子链位置交换（c）分子链相对方向折叠
陶瓷（离子晶体）的点缺陷
（1）要满足电中性的要求，为维持电的中性需产生正离子、负离子的空位、或空位对。例如，正常的FeO结构与NaCl相同，但由于部分Fe2+被Fe3+取代，因此为了平衡2个Fe3+引起的多余电荷，必然出现1个Fe2+空位。
（2）电荷缺陷：受激逃逸电子占据负离子空位，在原来位置形成带正电空位，这种构成的并发缺陷称为F心（色心）；空位进入正离子空位，形成V心（色心）。在卤化碱中经常出现，对导电性有明显影响；色心是能吸收可见光的晶体缺陷，使卤化碱晶体赋色。
点缺陷的运动
必然性：在一定温度下，点缺陷数目（浓度）一定，并处于不断的运动过程中。
迁移：晶格上的原子由于热运动，跳入空位中，形成另一个空位，原来空位消失。这一过程可以看作空位的移动，即空位迁移。同样，间隙原子可从一个位置移动到另一个位置，形成间隙原子迁移。
复合：间隙原子落入空位，使两者都消失。由于要求一定温度下的点缺陷平衡浓度保持一定，因此，又会产生新的间隙原子、空位。
02
刃位错的形成
①刃型位错一晶体中半原子面边缘周围的原子位置错排区。
刃位错的形成动图：
③混合位错——原子位置错拝区中既有半原子面也有螺旋原子面的位错。
混合位错动图：
④位错的滑移
刃位错的运动动图：
螺位错的运动动图：
⑤位错的攀移
攀移运动动图：
攀移的原子模型：
⑥伯氏矢量的确定
先在有位错的晶体中用一闭合回路包围位错线，回路应远离位错中心晶格严重畸变区。再在理想晶体中作一相同回路，但该回路的终点与起点并不重合。从终点向起点作一矢量使两点相连，该矢量定义为该位错的柏氏矢量。
伯氏矢量的确定动图：
03
面缺陷
有晶界、孪晶界、相界、表面等分类。
孪晶界动图：
扭转晶界的形成动图：
思考题
位错是热力学稳定缺陷？以上说法是否正确，为什么？
上期答案
Q：石墨结构中含有几种形式的键，分别在哪里？
石墨中层间是范德华作用力，层内原子之间是共价键
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