ノートテキスト
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*晶體結構缺陷(Crystal structure defect):會稱為缺陷,乃因都會造成
完美晶体(單晶)內能或焓上升。根據晶体缺陷之維度(dimensions),
可將晶体結構分成四類
(1)零維缺陷,即“點缺陷”:包括①空位(Vacancy),②双空位口口
固溶原子包括
③置换原子
會造成大晶格扭曲,產生晶格扭曲應变能,使U或H大增
1.通常置換原子可大量固溶2.CN大,至少有8~12,影響的周圍原子較多
和
④格隙原子
會造成小晶格扭曲,產生晶格扭曲應变能使U或H小增
1. 格隙原子只會少量或微量固溶
6 → 填入 D-site
2. 和此格隙原子接觸之金属原子CN只有{
4 → 填入T-site
若是“離子”晶体,會多出二種點缺陷,以維持離子晶体電中性
包括⑤Schottky defect 和⑥ Frenkel defect
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(2)-維缺陷,即“線缺陷”(line defect)差排線 dislocation line (3)二維缺陷,即“面缺陷”(surface defect),包括 ①相界(phase boundary)②晶界(grain boundary) ③双晶边界(twin boundary) ④反相边界(Anti-phase boundary) ⑤疊差(Stacking fault) (4)三維缺陷(Volume defect),即“体缺陷”已有um大小 e.g. 孔(pīn),空隙(void),裂縫(crack),夾雜物(indusion),非晶形(amorphous) (1) 晶体A,除非在DK,否則一定會有平衡空位存在 平衡空位濃度 Xvi eq = exp(-h =) 定溫(T20K),即使是代表自由能最低之平衡空位,一樣會使周圍之晶格產生扭曲 只是因晶格原子自行利用“振動”之熱運動所產生之空位,有大的亂度增加 FD BE GL, Œz Xv=Xveq AF F Gmin 定溫,定壓下,空位可根據是否代表該濃度下自由能最低之狀態 或是否利用晶格原子振動之熱運動產生分類為二
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1.平衡空位:品格原子自行利用“振動”之熱運動所產生之空位 目的是使定溫下G降至最低 2.不平衡空位:並非利用晶格原子振動之熱運動產生之空位, 一定會該定溫下G上升 不平衡空位主要來源: ①淬火②受到高能量粒子或射線撞擊晶体 正刃 ③大量塑性变形,由相鄰平行滑移面之 差排滑移所產生之不平衡空位 刃 ④擴散偶 (diffusion couple):焊接在一起之二不同金屈 若在同一晶体結構中發生交互擴散,熔點低,擴散快之金屈一側, 會產生1%~2%之不平衡空位 *固溶原子固溶入純金属晶体中,可根據固溶入之位置分類為二: ①置換型原子(Substitutional atom):固溶入晶体格子點之其他種原子 通常和純金屈之母原子純金属半徑差距小於15%,才能使固溶原子 溶解度達1%以上,造成純金属“長程”應力場晶格扭曲 ②格隙型原子(interstitial atom):固溶入晶体之-site 或D-site, 通常比純金屈之母原子小了約40%或更多eg.x-Fe中之H.CN,D 只會造成“短程”應力場晶格扭曲
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固溶入之“大”金属原子O 置換了O純鏹 造成之晶格扭曲應变為長程應力場 因相鄰二平面間距变小, 故為壓縮應力場 H 達力平衡而未变形之平面間距 數+到數百排原子 固溶入之“小”金属原子 置換了O純金属 造成之晶格扭曲應变亦為長程應力場 因相鄰二平面間距变大 故為拉伸應力場 達力平衡而未变形之平面間距 (( 數十到數百排原子 有長程應力場出現在晶體內,使H↑,但因S↑⇒仍可大量固置換原子
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1個格隙原子固溶入純金属之 T-site 或D-site 造成之晶格扭曲, 影響不會超過+排平面 10° 為短程壓縮應力場 格隙原子短程壓縮應力場造成之晶格扭曲 短程電場之改变會讓e傳導發生短程改变(散射) 平均自由徑縮短⇒ 導電度↓,但遠小於置換型原子造成之長程應力場影響 故若固溶入相同比例之置換型原子和格隙型原子 前者會使金屈導電度下降更多
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bcc Ź α-Fe, Ċ the x D-site, Flyste .置換型原子,形成置換型合金(substitutional alloy) 純金属固溶入 格隙型原子,形成格隙型合金(interstitial alloy) 合金(固溶体):即金属固溶体之簡稱,溶劑為金屈,溶質是否為金属並不重要, 只要形成之固溶体,表現出金屬鍵特性,就稱為合金 (熱和電之良導体,具有適當之延性) 但3Fe+c C Fesc不可稱為合金,因已不具金属鍵特性, 故Fesc為一種金屈間化合物 t2 Fe₂CX-KÉ JE P9 16Ę FO Fex, Fe 電負度只相差0.7 C | 表示為硬而脆的共價鍵 C之wt%=6.67% Fe 幾乎為一定值 Al和Cu二種原子都是金属,卻形成非合金之金屈間化合物 Alecn G the Al FR Cu bJ Fly sXX 其G-X相圖應為 AlzCu Al Xcu Cu Al Xcu Cu <cf> 交互擴散之擴散偶為不平衡空位凝聚成空隙,已不是點缺陷
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離子晶体有陰,陽離子除了上述之點缺陷,還會比金属晶体多了二種重要之 點缺陷 ① Schottky defect: 離子晶体中,利用熱運動形成之空位 包括陽離子空位和陰離子空位,為了維持電中性,必須同時形成 Cl Nat Ct Wat Ct Nat Ct Nat) Wat Wat Cl Wat Ct Nat Cl Cl Nat Ct Nat cé Cl Wat Wat Ct Wat cl Wat Ct Nat Cé | π P K ± 2 8 11 N at 81 cé, test 811 Not 7113) cé 117 cé wat 有個"+"淨電荷,出現1個Cl-空位,用VG表示 同理,電中性之8個Nt 8個Cl,变成7個nd 8個ce個Nat空位 有個"一"淨電荷,出現1個Nat空位,用表示 用不帶電之 4) 12 vacancy #12$ +| z Na+ = 0-(+1) = -| e 代表 " " 為缺陷符號,標在右上角) 代表“+” " V 穩定之Nt Cl離子晶体為了維持電中性,必須同時形成 Vce 稱為 Schottky defect,其缺陷表示法 Nater Schottky ti + Vie defect MgO. 个 → V/₁g + Vo¯ \ \ 7 =] } }, & 2 VG +2\" 不可寫成2g+2% Al2O3 2V'"+3V%"
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② Frenkel defect:離子晶体中,若陽離子消失变成空位,消失之陽離子 改出現在陰離子之格隙,即離子晶体中,若同時出現陽離子空位和 格隙陽離子,仍維持電中性,就稱 Frenkel defect 格隙(六)出現了一個陽離子,用Na表示 CE (Wat) cł (Wa+) Wat Wat) cł Wat) cľ 用+1之Na+扣掉不帶電之 interstial = (+1)-D=1 不可寫成in Na ct cé (Wat) Frenkel (Vat cľ Wat) CX 用缺陷式:Nace → V/\/₁ + Naz defect Scottky defect 離子晶体 都是陰陽離子利用熱運動 Frenkel defect 自行產生之平衡空位,目的在使該定溫下,自由能G降至最低 G=Gmin⇒ △G=-RTlaka, Ka為缺陷之平衡常數 Nace Scottky> [Win] + [Vie] ks 600K 35 [Va] 3.74×10 mb defect xx NaCl (5) 2 (12-151), book Frenkel 600k NaCl - → [há]+[Na] KF 5,80x1034 defect Ks為Scottky defect 用缺陷体積濃度表示之平衡常數 Kato Frenkel defect 用缺陷体積濃度表示之平衡常數 Ni Ni 缺陷入之莫耳分率 Vt nt nt Vt = Vt C₁ x v± = Ci xVm ㄨ nt
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在T=Tn,晶体可存在之最高溫度,Xieg為最大值,至多也只有mo 平衡空位和VG都相當稀薄∴會遵守Henny's 12 NaCl, -1} Ranolt's law Crace = X Nace= avánx avie or a vivid Nice Xvie) X Nace Nace Scottky> [Víá] + [vii] Ka= defect A Nace = (run in Nice) [Vú ] Vm [Vce ] Vm = (via Nije Vm) [Vin] [V] avá ANG=NEXVE 0 Xvä law, avívá .ro, X vía 常數 D = (Nim N) X vin X vie vívá 移項 $31 Ka = [Víá] [Vce] = Ks (Nv va Nije Vm) Ka EZ, Frenkel defect ż Ka *z Ks te tj Ks = (rúa Não Vi -= [há] + [Na]之關係 在book時,Nace 之一,10,代表其點缺陷一定包括ViVi Nai 又因整個晶體為電中性,總”電荷量 = 總電荷量 => [Vía] =[Vce] + [Na;], PP [VNa] = => it K [V] [V] ⇒ [Va]²= Ks +K+ ⇒ [Va] = JKs+Kp = 6.57×10% cm³ # Ka KF [Na₁₂] = JKs+KF (電中性)[vi]= 5.80×103 comb √ 3.74×1000 + 5.80×10* Comb 34 Ks 6+ - 8,8×101.com √ Kstke = [Va]-[N₁₂] = 6.57×10% cm³ - 8,8×10% = 5.69×10 m² #1-1/F, NaCl 2 Scottky defect FR Frankel defect 都可以發生,三種點缺陷之体積平衡濃度可用Ks和Ke來表示
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<Note>NaCl 双面心立方離子晶体 A Nace = 2 (0.95 Å +1.81 Å) = 5.52 Å₁ = 5.52×10 cm 3 C A = 2(1₁₂+R-) CP= a" Nace = V=168x1024 cm³, 141 Nat, cl +4 = 42x10-24 cm³ 3 23 V₁ = 42×1024 cm³ x 6.02×10% mol = 25 cm mol 11/mol book0%, NaCl H R P K in 1919 bx10% and 1th at ⇒ bx10% cm x 25 cm mold = 1.5×10), mol 故此時點缺陷平衡莫耳分率= 1.5×10% moe 《 40000 1000 6.02×10% mor 若離子晶体在某一定溫之ks》KF,則在此定溫下只需考慮Scottky defect ATX-V+W,為維持電中性,xv=Xvi Ka Ka= aAX (Xvá xvi) => Ka = (Xvá)* 且因和實在太稀薄,二點缺陷相距太遠,交互作用力微弱 使得Kx = =,稀薄之溶質缺陷已很接近 Raoult's law = => *) F150 AG=0 ⇒ A G²=- RTenka = - RTln (Xvá) = - zRT ln Xvá == AG D = > xx-xx cxp(-4) = exp(-1) = exp (17) ; -h - TS = 2kT of 分子和分母同除No 形成1個空位時Stm之增加 131) | X = Xv₁₂ = exp(-14) Sconf £17) kln_mp 1x stirling approximation 1F Xvce "Na <cf>金属晶体定溫T之平衡空位濃度Xuang = exp(7)
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*晶體結構之線缺陷,即差排,差排線形狀可以很簡單(直線) 也可以很複雜(曲線),為影響金属晶体塑性变形(強度,延性) 最主要之機制,因差排提供①金属延性並控制②金屈強度 故研究差排不是研究差排形狀,而是了解差排之特徵向量(burgers Vectors) 圖示之螺旋狀差排形狀太複雜 → 但bwgers vector 夠簡單,只有6= [bx,by.bz] 最簡單,容易想像之“差排”為刃差排 edge dislocation 由不完整平面 (imperfect plane),或稱額外平面(extra plane)所造成 和額外平面垂直之完整平面的交線即為刃差排 符號為此為“正刃差排(positive edge dislocation) T 同理,若額外平面在完整平面下側,就稱“负刃差排”(negative edge dislocation) 直線狀刃差排,向量用已表示,通常方向為遠離目視者方向
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要決定簡單差排之特徵向量,是利用 RHFS (Right Hand Final to Start) 用右手,順時針繞著差排所穿過之原子平面順時針轉一圈, 終點和起點無法重疊,由終點指向原點,就稱該差排之 burger vectors final xstart 4 4 走過的原子數要相等 定義刃差排ㄜ垂直画,即克= D 且若EXE之方向為軸的實向,即遠離 正 朝向 目視者,稱為 (平面之法向) Z X b 19 E 正負 刃差排” bxe b E
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正刃差排 <Note>金属晶体至少有A2旋轉對稱,若只有一條刃差排,不用區分 負刃差排 另一種簡單差排,也是直線差排,但不是由額外平面所造成,而是因平面弯曲 相鄰平面原子接在一起 E plane 205 $ DOO plane / 從Plane 2 的下半部順時針繞一圈回到Plane 1的下半部,只差了一個平面間距, 發現它和它完全平行,即EXE=D,稱此差排為螺旋差排1Screw dislocation) 10 若[E=0"⇒為左螺旋差排,用 表示=>6.ㄛ=be20 [E=180' => 為右螺旋差排,用2表示=>6.包=-be<0
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刃差排(edge dislocation)
螺旋差排(screw dislocation)
定義
5.ε = 0
5x=0
正刃差排」成立朝軸之正向
左螺旋差排
6.E=be20
分類
負刃差排成È朝軸之負向 右螺旋差排2EE=-be<0
==
若只有一條刃差排,
若只有一條螺旋差排
正刃差排
左螺旋差排
不用區分
不用區分
刃差排
右螺旋差排
:金属晶体至少有A2旋轉對稱)
若有一條差排和其 burgers vector
既不垂直也不平行
就稱為混合差排 (hybrid dislocation)不屈於第三種分類方式,因可將
[分解成区和区,分別為螺旋差排分量和刃差排分量
5=5s+ be
10
w
K
100
Ē
E
1
=
或為充之單位向量
b₁₂ ₤1 = bcs0 = b (1² ) = b²• EN
成之長度
be
5-bs
{} £) ¯‚= (Ë•¯x) Ëภб₁ = 5–65
得到
EN) EN
e
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<ex>fec屈,有一混合差排B=[110],差排線向量=[132]
試計算
<Ans>
(1)此差排它和占所在之平面(任何一差排之芒和古一定共平面)
(2)此差排之螺旋差排分量b2和刃差排分量62
(1)設差排它和其所在平面Miller index為(hkl)
(hkl) === [110]=0, h+k=0⇒ k=-h\\\\FA
•
(hkl)• [132]=D⇒ (hhl)•[132]=0⇒-2h+2l=D=⇒ h=d
故此平面為(hhh) (ITI),即此混合差排之古和它
所在平面為(IT)或(IT)#
(2)利用公式,此混合差排6之螺旋分量b=(6)
103
[132] [132]
E
√1737+22
14
4
EN
b = ([10], [132]) = + [132] | [132]
J14
=
又∵6-6-6 [[103-17 [51-416
× :: b₁ = b- b₁ = { [110] - ½ [132] =
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左螺旋差排 克 右 克 70 10 ē 10 正刃差排差排環ē刀差排 左 右螺旋差排 其它的一定是混合差排 圖示之差排環,差排方向它一直在变,故無法將分成的和be 改用將每一小段差排分成16為螺旋美排分量為刃差排分量 有差排存在之不完美單品,不但會使H↑,更會使G↑ ⇒在定溫定壓下G非最小值,已經是不完美介穩晶体 而完全不含差排和其他缺陷之完美單晶,在定溫定壓下只含 適當平衡空位此時G=Gmin,才是真正穩定平衡之金属相 <Note>因熱力學第三定律絕對D度不可得性 ⇒不可能製造出無空位之單晶xxey=exp(4) 20 迄今為此人類只能製造之完美單晶,只限於非常細小之鬚晶(Whiskers)
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利用微小之拉伸試驗機拉伸,其破裂強度將是理論破裂強度, 一般金属之E約為100 Ga Ipsi=6900Pa σ | Pa = 1,45×10 psi -4 Oth 不含差排之完美金鏹單晶 內含大量差排之同一金属 一般金属 E 實際破裂強度5公 10000 E E Ca為理論破裂強度≈ 10 但達100Pa時,金屈鍵將直接被打斷/∵無差排線可進行差排滑移 使得完美金属單晶一定硬而脆 根本無法塑性变形 已發現有差排可供滑移之不完美單晶,發生塑性变形所需之應力 平均只有無差排存在之完美單晶的7000~100psi foc和低熔點hcp之不完美金属單晶發生塑性所需之應力約100psi 但bcc和高熔點hcp之不完美金属單晶發生塑性所需之應力約10000 psi 取幾何平均 = 1100x10000 ~10°psì 故差排滑移對金屈機械性質貢獻 完美單晶人人愛 E Oth E 不易加工是要害 ①提供延性:一般為 = 10 1000 10000 ≈10³psi 幸有缺陷名差排 滑移變形多自在 ②控制强度:只要阻止差排滑移,就會造成強化
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*晶体結構之面缺陷包括 ①相界(phase boundary):二相界面之簡稱,指隔開結構或組成不同 二個相之面缺陷,一定會造成能量U或H上升 eg (fcc)固相和氣相的二相界面 NEN: :O=D: 面缺陷 X 16 X fcc X ☑ ∵∵表面之金属原子和內部相比少了4個配位數,即少形成2個金屈鍵, 和空氣接觸之fec(001)表面比內部完美之(001)平面多了28之能量 對凝相而言,和空氣接觸之面缺陷 S/N 固之自由表面 LV液之自由表面 其每單位面積所多出的能量,就稱為此面缺陷之表面能,用s表示 自由表面下之水分子 和內部相比少了3個配位數,即多了吾之能量 稱水有表面張力,就是水之自由表面能CKN H. H-Bond
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任何和空氣接觸之固或液自由表面,只要無品格扭曲之應变能
=單位面積之表面因缺少配位數而多出之能量
表面張力(H)=表面能(二),單位一定相同
但對固体而言表面能含晶格扭曲之應变能
對單晶而言,和空氣接觸之自由表面,會有特定之 Miller index
bcc 金属幾乎都是長方形平面族{110}或正方形平面族{100}
Nfs {110]} #Nfs {100}
無扭曲單晶自由表面能,為面缺陷之能量,指有此面缺陷和
無此面缺陷相比,每單位面積所多出之能量
表面和內部取相同面積
原子數
fs=自由表面每一個原子比內部較完美之一個原子所多出之能量x
平面面積
=
: {hkl}表面比內部{hkl} 平面所多出之能量
平面密度
=
表面每一原子比內部每一原子少掉之配位數x/x{hke}平面密度
2
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for bcc 金鉉單晶
1個原子少了2個配位數
1個原子少了4個配位數
多出已的能量
多出28的能量
內部CN=8
CN=6
更右方為空氣
CN=4
N[{ool} = 2εx
{110} = Ex
√₂ = 422
a²
a²
Ź
bcc ≥ ~ {ool} > N {110}
∵∵{110}過体心原子,平面密度大,且每一原子少掉之配位數較少
平面密度↓⇒每一原子少掉之配位數↑
線密度)
(排列較差的平面通常不會是自由表面)
bcc ≥ {111}] FR fcc = {110}
自由表面
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for foc 金属單胞 最常見之自由表面為{111}和{001}
9001}有3個不平行之最密堆積平面
2 個不平行之最密堆積方向,為次密堆積平面
2
a²
E
2
Nfs fool}
X
4x
Nfs {111}
4
E
x3x
√3a²
||
[E] EL, fcc Ź Nfs fool} > Nfs {ill] L
⇒每一原子少掉之配位數↑
☑
CN=8
CN=9
。
油
水
相界
油和水幾乎不互溶,但仍可微溶
微可大幅增加T>DK之排列組態熵 Samp
⇒G=H↑-TS↑<0⇒可以自然發生
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water ice 冰塊融化成水中間也會有液固(二)相界(面) bcc之純Fex-Fe fcc et Fe r-Fe 二相界面一樣會有表面能 配位數不同,較無法緊密接觸,放出的能量↓ Pearlite(波來鉄)為Fe-C二相合金 由一層薄之FCC和一層bec-Fe用板層交替排列而成 相界 4 任何二相界面都是表面,故對固体而言,表面就是面缺陷之簡稱
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②晶界(grain boundary):隔開多晶材料(polycrystal)中二指向不同之 面缺陷,被晶界隔開的就是多晶之晶粒(grain)。只要使用"grain" 就代表多晶材料,一定有晶界存在 判断單晶(無晶界)或多晶的依據 grain grain 2 同一晶体(bcc)指向都是[100]之 二個正方形平面 跨過某一平面居然差了15度以上, 此面缺陷即為大角度晶界,簡稱晶界 晶界有一微小厚度(0.5~1μm), [100] 晶界上之原子排列較差, 0>15° ✓ [100] 故和左右内部晶粒原子排列相比,晶界每單位面積會 多出一些能量,稱為晶界表面能,用ro表示 大部分多晶金属,6~600g **3% No ≈ boo enemm² ≈ 0.6]/m² 2 bcc 多晶金属較完美之晶粒,每一個原子之CN=8 但在gain 1 和 grain 2 之交界,每一個原子雖CN也都為8 但因排列較差而無法同時接觸 若多晶之相鄰二晶粒grain/ 平面和grain 2 平面 居然可平行排列,代表一定是不同 Miller index [107 [110]
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可在金屈單晶內部之面缺陷,廣義上都是次晶界(Sub-boundary) 次晶界之面缺陷,每單位面積多出之能量,都層次晶界能 一般小於2004/cm²,即次晶界可出現在單晶或多晶內部 多晶之自由表面 K 全是晶界 个 為自由表面和晶界之交線,能量一定特別高,約為2000+600=260028/ 同一種金属多晶袋306 少形成鍵增加之能量> 原子排列差所增加之能量(只是鍵变弱) Q為金属氧化物之活化能 能量 M 自由表面和晶界相交處 M 多晶之晶界 M 完美單晶 氧化物 過程
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此代表用酸腐蝕氧化MM+ne- 能量最高,氧化活化能最低之多晶相瞬間就被腐蝕 因此若可精確控制酸度和腐蝕時間 未和晶角相交之自由表面短時間內不會腐蝕 只有MM++ne-附近金属原子被氧化,变成陽離子溶入酸中 故•上一定是最快發生腐蝕凹陷處 用OM放大100x~1000x觀察腐蝕後之自由表面 無法進入目鏡 暗亮暗亮 暗至暗的寬度大約是此晶粒之直徑 利用亮暗對比就可看到晶粒大小約為100um 反射後之平行光一定為不同平面之Miller index 入射光和反射光只是方向相反,但一樣會進入目鏡 明亮
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Ki ③ 双晶边界(twin boundary:有一個局部區域,原子排列將和相鄰原子 互為鏡像此局部區域稱為双晶(twin),作為鏡子之K,平面,就稱双晶边界 同一種無双晶之金属 K,双晶平面 0000000 200 双晶 品 D 母晶 隔開了母晶双晶母晶,在双晶仍很細小時,双晶平面相當於 双晶边界之面缺陷但若細小之双晶發生成長,变較粗大之双晶 双 發生成長 日 Ki 0000 長大後双晶面缺陷 即双晶边界會呈曲面狀 表面能~2000元 cm 仍属於次晶界 未達力平衡 成長後之透鏡狀双晶在hep和bcc金属比較常見 <ef> 細小双晶边界就是双晶平面Ki 水力平衡
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④反相边界(Anti-phase boundary,APB):隔開晶体中單晶或多晶二個 指向不同之超晶格晶域(domain)的面缺陷 二元合金A和B二金属原子,用幾乎特定比例在某一臨界溫度(TC)以下 ∵異類鍵強度》同類鍵強度 有序化(ordering) ∴形成晶格時,將是異類原子在最短格子點距離接觸, 形成最短金屈鍵,出現超晶格 eg. CuZn 之Tc=460℃ EAA+EBB EAB <-RT 強烈放熱⇒絕對不是規則溶液 2 A和B形成超晶格,仍是金屋鍵,故super lattice 亦稱 ordered lattice ABABABAB BABAB ABA domain I (Subgrain 1) ABABABAB C ABABABAB BABABABA ABABABAB BABAB ABA 在剪力作用下 BABABABA APB ABABABAB ABAB ABABA BABAB ABA (subgrain 2) BAB ABABAB ABABABAB domain 2 ABABAB ABA BABAB ABA BABABABAB 在單晶中就可出現∴APB也屈於次晶界反過來排列的超晶格相 在反相边界旁相鄰二原子為同類原子,形成較弱之鍵,放出能量少 比遠離APB區域形成異類鍵原子每單位面積多出之能量 就是反相边界表面能ape (此暗示繼續施力就可使APB消失)
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在電子材料中會內建電磁場之材料 e.g.鉄磁性x-Fe或亞鉄磁性FeSO4 顯微鏡觀察之小區域 NN TK770℃之x-Fe 边界因排列較差 T<120℃之BatiD 電域壁 This is to the domain wall 稱 Bloch wall 電偶極矩平行排列之區域 在外加強大電場中受到外界之電功, domain wall 會發生旋轉移動 消失在觀察區中,由3個domain合併成一個domain 表示只要外力作足夠大的功,晶域壁就會消失 晶域壁 <Note>若domain wall, 包括,電域壁恰好就是(大角度晶界處, 磁域壁 大應力 將不可能透過大電場作功使晶界消失移動 大磁場 故難以使多晶变成單晶,仍需用“拉晶法”高溫長晶
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⑤疊差(Stacking fault):由2條同符號之刃美排包圍一個堆疊出現誤差之
微小區域,稱為疊差
最常見之疊差出現在fcc之最密堆積平面 {111}
淬火
eg 高溫之fec晶体
常溫
正常堆疊疊差 正常堆疊
Xvieq t
Xv,eq -J
刃差排刃差排
有些來不及消失到自由表面晶界差排的空位
(∵∵在中高溫空位可擴散之溫度時間太短
活生生被保留到高溫,成為常溫下fec金属之不平衡空位濃度
Frank type 內疊差
OO
○○○□□□○○
fcc之()方向
ページ30:
由最密堆積平面法向中間往下看
000000A
0000000 B
000000000
-oooooo O O B
oooooo
start
Final
A
B
C
C
A
A
B層平面可視為額外平面
C
C
A
B
C
2000000 A
0000000 B
000000000
若有不平衡空位凝聚在fec 之 {111} 平面上
e.g.B層,將會在fac上出現4層hcp排列,產生堆疊誤差
稱為內疊差(intrinsic stacking fault)
圍出此內疊差二條刃差排,若[=3<1112,則稱Frank-type内疊差
<cf>若是利用fec金属差排在{111}滑移產生之內疊差
稱為 shackley - type內疊差,其5=6<211>
此二條刃差排之古就是(111)平面法向
故可令=[111],而古的長度就是(111)之平面間距
k
a
a
dill = J7+12+12
√3k=
= √ √³ = = = =
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