晶体缺陷与材料性能调控

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晶体缺陷概述

缺陷定义、分类（点/线/面/体）及对材料性能的宏观影响

点缺陷（一）：空位与间隙原子

热力学平衡浓度、形成能、生成与运动机制

点缺陷热力学

点缺陷（二）：杂质原子与固溶体

置换/间隙固溶体、Hume-Rothery规则、电学性能影响

点缺陷（三）：点缺陷的相互作用

复合、团簇、对硬度/蠕变的影响

线缺陷（一）：位错基本概念

刃型/螺型/混合位错、Burgers矢量与位错线

线缺陷（二）：位错的运动

滑移与攀移、Frank-Read源、交滑移

线缺陷（三）：位错与材料强度

Peierls-Nabarro力、位错塞积、Hall-Petch、加工硬化

线缺陷（四）：位错与塑性变形

单/多晶塑性、滑移系、Schmid定律

面缺陷（一）：晶界

小角度/大角度晶界、CSL模型

面缺陷（二）：晶界特性

晶界能、偏聚、迁移、对力/电性能影响

晶界能偏聚

面缺陷（三）：相界与表面

共格/半共格/非共格相界、表面能、重构与吸附

面缺陷（四）：孪晶界与层错

孪晶形成、层错能、扩展位错、性能影响

体缺陷（一）：析出相与第二相

析出强化（Orowan绕过/切割）、时效硬化

体缺陷（二）：孔洞与裂纹

孔洞演化、微裂纹萌生、脆性/韧性断裂

体缺陷（三）：夹杂物与沉淀

夹杂物来源、疲劳影响、洁净钢控制

缺陷表征技术（一）：XRD

线形分析、位错密度测定、点阵常数测量

缺陷表征技术（二）：TEM

衍射衬度成像、位错观察、HRTEM

缺陷表征技术（三）：SEM/EBSD

取向成像、晶界类型识别

缺陷表征技术（四）：PAS/APT

正电子湮没、原子探针、空位/团簇表征

缺陷与力学性能（一）：强度与塑性

固溶/细晶/析出/位错强化综合机制

缺陷与力学性能（二）：断裂与疲劳

缺陷对断裂韧性影响、疲劳裂纹门槛值

缺陷与力学性能（三）：蠕变与高温

位错攀移蠕变、扩散蠕变、蠕变断裂

缺陷与电学性能（一）：点缺陷与半导体

施主/受主掺杂、载流子调控、PN结缺陷

半导体掺杂

缺陷与电学性能（二）：位错与电导率

载流子散射、导电通道、缺陷工程应用

电导微电子

缺陷与热学性能

晶界热阻、点缺陷/声子散射、热障涂层

缺陷与光学性能

发光中心、色心、缺陷能级、稀土掺杂

缺陷与磁学性能

磁畴壁、点缺陷与磁各向异性、缺陷钉扎

缺陷工程（一）：辐照损伤

辐照点缺陷/位错环、硬化肿胀、核材料

辐照核材料

缺陷工程（二）：氢脆与应力腐蚀

氢聚集、氢致裂纹、抗氢脆设计

缺陷工程（三）：先进材料缺陷调控

高熵合金、纳米缺陷效应、机器学习设计