晶体结构缺陷（点缺陷）

在实际应用的金属材料中，原子的排列不可能像理想晶体那样规则和完整，总是不可

避免地存在一些原子偏离规则排列的不完整性区域，金属学中将这种原子组合的不规则性，统称之为结构缺陷，或晶体缺陷。根据缺陷相对于晶体的尺寸，或其影响范围的大小，可将它分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。

点缺陷(point defect)

      点缺陷的特征是三个方向的尺寸都很小，不超过几个原子间距，晶体中的点缺陷主要指空位、间隙原子和置换原子，如图1.10 所示。这里所说的间隙原子是指应占据正常阵点的原子跑到了点阵间隙中。

      在任何温度下，金属晶体中的原子都是以其平衡位置为中心不间断地进行着热振动。原子的振幅大小与温度有关，温度越高，振幅越大。在一定的温度下，每个原子的振动能量并不相同，在某一瞬间，某些原子的能量可能高些，其振幅就要大些；而另一些原子的能量可能低些，振幅就要小些。对一个原子来说，这一瞬间能量可能高些，另一瞬间能量反而可能低些，这种现象称为能量起伏。根据统计规律，在某一温度下的某一瞬间，总有一些原子具有足够高的能量，以克服周围原子对它的约束，脱离开原来的平衡位置迁移到别处，其结果，即在原位置上出现了空结点，这就是空位(vacancy)。显然，这种脱位的原子越多，空位也就越多。脱位原子的去处大致有三：一是跑到晶体表面去，这样所产生的空位称肖脱基(Schottky)空位；二是跑到点阵间隙中，所产生的空位称弗兰克空位；三是跑到其他空位中，这当然不会增加新空位，但可使空位变换位置。

      产生空位后，其邻近原子由于失去了平衡，都会向着空位作一定程度的松弛，从而在其周围出现一个波及到一定范围的畸变区，或弹性应变区。所以每个空位周围都会产生一个应力场，它与小的代位原子周围出现的应力场相似，只是程度要大。同样，间隙原子周围也会出现一个与间隙式溶质原子或大的代位溶质原子相似的应力场，但程度要大得多，特别是在密集结构中。总之，无论哪一种点缺陷(空位、间隙原子或其他)的出现，都会引起晶体能量的升高，这当然会增加晶体的不稳定性。但另一方面，它们的出现会引起晶体熵值的显著增大，而熵值越大晶体应该越稳定。这两个相互矛盾的因素使得晶体中的空位或间隙原子在每一温度都有一个相应的平衡浓度。温度越高其平衡浓度也将越大。通过由高温激冷、冷加工、高能粒子轰击以及氧化等方法，可使它们的浓度显著高于平衡浓度，即达到过饱和程度。过饱和的空位，当温度允许时，或凝聚为空位对或空位群，或与其他缺陷相互作用而消失，或组成较稳定的复合体。