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空位
(物理術語)
鎖定
vacancy
- 中文名
- 空位
- 所屬學科
- 物理
- 性 質
- 物理術語
空位缺陷
晶格根據其對理想晶格偏離的幾何位置及成分來劃分,點缺陷可分為:(1)空位;(2)間隙原子;(3)雜質原子。
根據產生缺陷的原因可分為: (1)熱缺陷;(2)雜質缺陷;(3)非化學計量缺陷。
空位成因
在晶體中,原子是以格點平衡位置為中心振動着,一個原子的振動和周圍原子的振動有密切的關係。這使原子振動的能量服從麥克斯韋-玻爾茲曼幾率分佈,而呈現漲落現象。當某一原子能量大到一定程度,就可能脱離正常的平衡位置,而在原格點處形成空位。
當温度升高時,此時集團原子的平均熱能加大,導致全局平均振幅加大,因此,此時由於振動而能脱離金屬鍵結合的原子數量增大,空位濃度增大。
空位空位類型
(1)肖特基空位:空位原子遷移到晶體表面上;
(2)弗倫克爾空位:空位原子遷移到晶體內部的晶格間隙中;
(3)空位型:空位原子遷移到其他空位中。
注:形成肖特基空位所需的能量較低,所以在固態金屬中,主要形成肖脱基空位。
空位空位位置
(1)由於熱振動,周圍原子與空位置換,形成新空位,造成空位移動。
(2)空位遷移至晶體表面,或與間隙原子相遇而消失,但因為濃度不變,在其他地方產生新空位。
注:空位濃度極小,當銅接近熔點的時候,空位平衡濃度為10的-8數量級。
空位作用
空位與位錯環的關係
由於空位是熱缺陷,其數量與温度有指數函數關係;在高温下數量很多,在低温下數量減少。但是如果晶體從高温降低到低温(退火)的速度過快,則將在晶體中保留有許多空位;當數個空位靠近時,即可能結合而成為一個較大的空位;而一旦這種大的空位塌陷下來,就成為了一個位錯環。因此,大量空位可以產生位錯環,這對材料性能將造成很大的影響。
空位影響
(1)在固態金屬的擴散中起着極為重要的作用;
(2)空位會兩個、三個或更多個的聚集在一起,形成複合空位;
(3)由於空位的存在,空位周圍原子的失去力平衡,朝空位移動,偏離了平衡位置,在空位周圍形成一個涉及幾個原子作用間距範圍的彈性畸變區,影響機械性能。