长程有序

整体性的有序现象

长程有序，指整体性的有序现象。例如在一个单晶体的范围内，质点的有序分布延伸到整个晶格的全部，亦即从整个晶体范围来看，质点的分布都是有序的在晶体中。若每种质点（黑点或圆圈）在整个图形中各自都呈现规律的周期性重复。把周期重复的点用直线联结起来，可获得平行四边形网格。可以想象，在三维空间，这种网格将构成空间格子，这种在图形中贯彻始终的规律称为远程规律或长程有序。

简介

工程材料中，有些材料的原子按共价键、范德瓦尔键进行结合，它们的原子在分子范围内按一定规律排列，可是分子与分子之间则随机地无规律的连接在一起。例如SiO2，是四个氧原子与一个硅原子组成的共价键结合，硅和氧构成四面体结构。但是SiO2的四面体单元可随机地无规律的结合在一起，即形成非晶体态玻璃。通常将分子范围内的规律排列称为短程有序排列，因为排列规律性只涉及邻近区域的原子。大多数聚合物具有短程有序的原子排列。

工程材料中，有些材料按金属键、离子键进行结合，它们的原子按一定规律排列，但原子排列的规律性，不只是在邻近区域原子范围内，而是遍及整个材料内部。通常将整个材料内部原子具有规律性的排列，称为长程有序。原子长程有序时，即构成晶体。例如金属、许多陶瓷和一些高分子材料，其原子排列均表现为长程有序，即这些材料的原子构成了晶体。

长程有序度

A-B二元合金系中．若形成无序固溶体时，点阵中的阵点可以任意地为A或B原子占据；若形成有序固溶体时，点阵阵点α位置应为A原子占据，β位置应为B原子占据，即各原子占据在自己一定的正确位置上。现设A组元的原子百分数为CA，B组元的原子百分数为CB；为A原子占据α位置的几率，为B原子占据β位置的几率；p为A、B组元中的一种组元的原子（即A或B）处于正确位置的几率，Cx为其相应组元的原子百分数，则长程有序度ω，定义为：

可见，当p=CX时，ω=0，则为完全无序固溶体；当p=1时，ω=1，则为完全有序固溶体。因而，对AB型合金，，则；对AB3型合金，若从A组元出发，其，则；对A3B型合金，仍从A组元出发，其，则。

此外，在AB型合金中，ω还可用下式表达：

式中，N为原子总数；R为占“对”阵点的原子数（即A占α位嚣、B占β位置）；W为占“错”阵点的原予数（即A占β位置、B占α位置）。因在无晶体缺陷时，，而，由此可得出上式。

长程有序引起的强化

如图1中左图所示，当溶质原子呈长程有序分布时，可在滑移面两侧原子之间形成AB型原子匹配关系。当有位错在滑移面上运动时，会不断破坏这种有序关系，形成反相畴界。故单个位错只有在附加的外力作用下才能运动，以补偿形成反相畴界所需的能量。若设反相畴界能为γ时，为使单个位错运动所需施加的切应力为：

式中，b为位错的柏氏矢量。在反相畴界能高的合金中，只有存在应力集中时才有可能达到上式所给出的条件。

在长程有序合金中，位错易于以超点阵位错的形式成对运动。这种超点阵位错是由两个同号全位错以反相畴界相连所组成的位错对（图1中右图）。其中每个全位错又可分解形成扩展位错。要使超点阵位错运动时，无需额外加力。由领先位错形成的反相畴界，

可通过与其成对的后续位错追踪运动所消毁，故综合的结果是系统能量不变。但若晶体中已存在反相畴界时，也可成为超点阵位错运动的有效障碍。如图1中左图（b）所示，当超点阵位错穿越反相畴界时，会使反相畴界产生两原子长的台阶，导致系统能量升高。这不但会在主滑移面上形成反相畴界，造成次滑移中位错运动的困难，而且，在主滑移面上有超点阵位错继续滑移时，还会形成如下左图（a）所示的组态，使主滑移受阻。领先位错通过滑移面上的反相畴界时，可使之消除而引起超点阵位错解体。于是，领先位错与尾随位错便分别在断开的两反相畴界处受阻。

由于上述超点阵位错运动机制，将使有序合金的起始流变应力较低，而加工硬化率很高，易于通过快速加工硬化而获得高强度。有序合金的单晶体变形时，只有线性硬化阶段，如图1中右图所示。这表明，超点阵位错易在主滑移面上产生平面滑移，而难于发生交滑移。超点阵位错平面滑移的结果，易在晶界处形成塞积并引起应力集中。所以，有序合金可由冷变形得到显著硬化，却使塑性损失较大。

长程有序结构

原子有序分布的固溶体或类似的化合物称为有序固溶体或超点阵。超点阵的各个原子位置和原子面是由不同富化的原子所组成的。这样等同的原子面的面间距就比无序固溶体的等同原子面间距要长若干倍。超点阵通常具有简单的原子比，诸如AB、AB2、AB3等，因此超点阵也被称为长程有序结构。这种等同原子面和点阵的变化会产生新的附加衍射斑。

无序固溶体和超点阵结构在一定条件下是可以相互转变的，同时超点阵这种有序程度在一定范围内是波动的，所以人们习惯于把超点阵所对应的无序结构作为结构的来源称为基本结构，而把超点阵或长程有序结构看作派生的结构，附加的结构。有些在各种条件下都是有序的结构，它本身就类似于化合物的相，而且没有对应转化的无序结构，但习惯上也还是称为超点阵。

上述这种结构之间的源和流的关系，基本和附加的观点也带到电子衍射谱的分析中来，通常无序固溶的衍射斑称为基本斑点，而把超点阵衍射谱中多余的斑点称为超点阵附加斑点。从电子衍射中可以清楚的区分出这两类衍射斑，基本斑点较为明亮，附加斑点较为微弱。

超点阵按原子有序和空位层的类别，可以分为三类：代位原子有序导致的长程有序称为代位型超点阵；间隙原子有序导致的长程有序称为间隙型超点阵；原子空位层有序导致的长程有序称为非保守位移超点阵。此处不再对三种类型逐一解释。

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