堆垛層錯是晶體結構晶格中常見的一種面缺陷，即晶體結構層正常的周期性重複堆垛順序在某二層間出現了錯誤。
基本介紹
概述,堆垛層錯能,
概述
堆垛層錯（stacking fault）是廣義的層狀結構晶格中常見的一種面缺陷。它是晶體結構層正常的周期性重複堆垛順序在某二層間出現了錯誤，從而導致的沿該層間平面（稱為層錯面）兩側附近原子的錯誤排布。例如在立方緊密堆積（CCP）結構中，其固有的正常堆垛順序為三層重複的……ABC ABC ABC……，如果局部出現諸如……ABC A\C ABC……或者……ABC AB\A\C ABC……，則在劃線處便是堆垛層錯的所在。它們在形式上也可看成是由一個完整的晶格沿層錯面、其兩側晶格間發生非重複周期平移所導致的結果。
1942年Edward等人利用X射線在鈷中通過面心立方⇌密集六方結構相變首次觀察到堆垛層錯.堆垛層錯的出現使得晶體中正常堆垛順序遭到了破壞，在局部區域形成了反常順序的堆垛。不過，它並不影響其他區域的原子層堆垛順序，界面處兩部分晶體仍保持共同的點陣平面，層錯的影響僅僅在於層錯面兩側的晶體結構間相應於理想情況作了一個特定的非點陣相對平移。在密集結構(面心立方和密集六方)中，這種平移並不改變原子最近鄰關係，只產生次近鄰的錯排，而且幾乎不產生畸變，所以層錯能較低，主要來源是電子能.除密集結構外，其他類型結構的晶體中也可能出現層錯。如金剛石結構和閃鋅礦結構的{111}面，層狀結構的基面等都可能出現層錯.體心立方結構中在密排面{110}上出現層錯將使原子最近鄰的關係產生相應的改變，導致層錯能較高，因此一般難以產生層錯或者只有很窄的層錯帶。如同位錯用位錯線和Burgers矢量來表征那樣，層錯的幾何特徵可以用層錯面和非點陣平移矢量R來表征。
堆垛層錯能
正常堆垛順序為ABCABC…，以Frank記號表之為△△△△ …，若出現反常堆垛，則以▽表示。密堆積結構中堆垛層錯有兩種基本類型： (a)抽出型層錯，相當於正常層序中抽去了一層; (b)插入型層錯，相當於在正常層序中插進一層。晶體中形成堆垛層錯有多種原因。 晶體生長中偶然事故引起的堆垛順序的錯誤，晶體形變時原子面間非點陣平移矢量的滑移，空位在密排面聚集成盤而後崩塌和自填隙原子聚集成盤.全位錯在密排面內分解而後擴張，都能形成堆垛層錯。
抽出型層錯
插入型層錯
抽出型層錯插入型層錯具有層錯的晶體存在特殊的衍射效應：使X射線粉末照相中一部分的衍射線顯著變寬或產生位移。使單晶衍射圖樣中某些斑點伸長，在透射電子顯微鏡衍襯法的觀察中，層錯顯示為由等厚干涉條紋組成的帶，在高解析度電子顯微鏡的結構象中，有時可以直接觀察到層錯面附近結構的變化。
產生層錯的方式有：(1)滑移，如任一層(111)晶面滑移1/6〈112〉，移至其相鄰(111)晶面相應的位置上。(2) 密排面上空位盤塌陷或間隙原子在密排面間聚集成盤此時層錯上下兩側原來的密排面相對位移1/3〈111〉，在層錯周界形成柏格斯矢量為1/3〈111〉的位錯環。位錯環可進一步吸收(或放出)空位(或間隙原子)而發生攀移，使層錯面積和位錯環尺寸都發生變化。層錯是一種晶格缺陷，它破壞了晶體的周期完整性並引起能量的升高。產生單位面積層錯所需能量稱為層錯能γs(J/m)。層錯能有使領先的b1和拖後的b2不全位錯之間的距離ds減少的趨勢。典型金屬的層錯能和相應的平衡距離見表。層錯能越小的金屬出現層錯的幾率越大。在不鏽鋼與a黃銅中，可看到大量層錯，而在鋁和鎳中則根本不會出現。一些金屬的堆垛層錯數據如下表。
面心立方 a.在 (111) 面投影
空位盤 (a) 和間隙原子盤（b) 形成層錯
面心立方 a.在 (111) 面投影空位盤 (a) 和間隙原子盤（b) 形成層錯金屬 | 堆垛層錯能 γs/J·m-2 | 不全位錯間的 平衡距離ds/ |
銀 金 銅 鋁 鎳 不鏽鋼 90黃銅 | 0.020 0.060 0.070 0.200 0.400 0.013 0.035 | 18.7 5.7 6.8 1.5 2.0 — — |
