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简答题简述晶体缺陷与材料性能之间的关系。
  • 晶体缺陷可以按照其几何维数分为四类：零维——点缺陷，一维——线缺陷，二维——面缺陷和三维——体缺陷。
    1）点缺陷在三维空间各方向上的几寸都很小，所以也称为零维缺陷。包括空位，间隙原子、置换原子和异类
    原子等。点缺陷的出现，使周围的原子发生靠拢或撑开，使晶格发生扭曲，造成晶格畸变。使金属材料的强度、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。
    实际上点缺陷对金属性能的影响就是空位，间隙原子、置换原子和异类原子等缺陷所引起的晶格畸变造成的固溶强化。
    2）线缺陷又称为位错。也就是说，位错是一种线型的晶体缺陷，位错线周围附近的原子偏离白己的平衡位置，造成晶格畸变。位错的存在对金属的强度有着重要的影响，增加或降低位错密度，都能有效地提高金属强度。理想晶体的强度很高，位错的存在可降低强度，当位错大量产生后，强度又提高。由于没有缺陷的晶体很难得到，所以生产中一般依靠增加位错密度来提高金属强度，但塑性随之降低。经冷加工后，位错密度能提高10倍左右，所以实际上线缺陷对金属性能的影响即加工硬化。
    3）晶体的面缺陷一般是指具有二维尺寸的晶体缺陷。主要包括：晶体外表面、晶粒边界、孪晶界等。其中对金属性能影响最大的是晶界，由于晶界处原子呈不规则排列，使晶格处于畸变状态，使晶界处能量高出晶粒内部能量，因此晶界与晶粒内部有着一系列不同的特性。例如晶界在常温下对金属的塑性变形起阻碍作用，即表现出晶界有较高的强度和硬度。晶粒越细小，晶界亦越多，它对金属的塑性变形的阻碍作用越大，金属的强度、硬度亦就越高；在高温下则其强度和硬度反而较低；晶界容易被腐蚀；晶界熔点较低：晶界处原子扩散速度较快等。实际上，面缺陷对金属性能的影响就是细晶强化。
    4）顾名思义，体缺陷就是原子偏离周期排列的三维缺陷。一般指材料中的空洞、夹杂物等。这种体缺陷对材料性能的影响一方面与它的几何尺寸大小有关；另一方面也与其数量、分布有关。它们往往会使金属易受腐蚀，降低力学性能，并成为热处理裂纹的起源，所以它们的存在常常是有害的。

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