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mcgrapeng

金虫 (正式写手)

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[交流] 层错的物理本质

同样是面心立方的晶体，Al中不容易产生层错，而Ag中容易产生层错，材科基的解释是因为Ag层错能低。
那层错能的本质是什么，不同的元素是如何影响层错能的？
希望有大神可以交流下~

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1楼2019-09-25 20:39:55

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LL0608

金虫 (正式写手)

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★
mcgrapeng(金币+1): 谢谢参与

我觉得首先要理解层错的形成。
在FCC晶体中，一个全位错分解为两个不全位错，两个不全位错之间的区域为层错区，之所以称为层错，是因为从堆垛方式来看，本来{111}面正常的堆垛方式为ABCABC，也就是每三层就重复原来的位置，现在在此区域则为ABABC，从密排面堆垛方式的角度看就像“错”了一层。
现在，一方面是两个分解后的位错有互相排斥力，因此二者之间的宽度有增加的趋势；另一方面由于层错形成也是需要消耗能量的，因此层错区整体处于高能态，为了尽量降低能量，层错区域有缩小的趋势，因此存在张力使两个不全位错相互吸引靠近以减小二者之间宽度（想象一下液体的表面张力，为什么液体会趋向于形成球形）。斥力和引力平衡时达到所谓平衡态扩展宽度，此时层错区域的张力在数值上就等于单位面积层错能。从这个角度来看，层错能（张力）与表面能（张力）的概念还是相当接近的，都是为了降低自身总能量而存在的。至于不同的元素如何影响层错能，层错能由何决定，这涉及到原子的电子层结构和能态等更深入的问题，就好像为什么Al按FCC晶格堆砌，不按BCC堆？笼统说，是因为此时整体上原子的电子能量处于最低状态。需要对固体物理和量子力学都有了解才能系统地解答这个问题