材料科學(xué)基礎(chǔ)第二次作業(yè)解答

1、1. 解釋名詞：柏氏矢量： 表征由位錯錯造成的晶格扭曲的程度和方向。柏氏矢量的方向：位錯的性質(zhì)與 取向，表示位錯運動導(dǎo)致晶體滑移的方向。柏氏矢量的模：位錯畸變的程度，也表示位錯 運動導(dǎo)致晶體滑移的大小。層錯： 原子面堆垛順序的錯排空位：在晶格的結(jié)點位置上，由于占位的原子缺失造成所在區(qū)域偏離晶體結(jié)構(gòu)正常排列的 一種點缺陷。小角度晶界： 相鄰晶粒之間錯配較小，晶粒之間轉(zhuǎn)動角度小于1015，晶界就稱為小角度晶界。共格相界： 不同相之間的界面上的原子同時位于兩相晶格的結(jié)點上，即兩相的晶格是彼此 銜接的，界面上的原子為兩者共有。螺型位錯： 在剪切應(yīng)力作用下晶體產(chǎn)生扭曲，晶體的上部分相對于晶體的下部分向右

2、偏移 了一個原子的距離。晶格扭曲與位錯線保持一致，滑移面上、下原子面上的原子繞位錯連 接起來可以形成螺旋形路徑。2. 純Cu的空位形成能是1.5aJ/atom(1aJ = 10 -18J)，將純Cu加熱到850C后激冷到室溫(20C),如果高溫下的空位全部保留，試求過飽和空位濃度與室溫平衡空位濃度的比 值。解： Qv=1.5*10 -18 J/atom-23K=1.38*10- J/(atom K)N=p Na/A=8.0*1028 atoms/m3T仁 1123K Nv1=N exp-Qv/kT1=7.37 X 10-14T2=293K Nv2=N exp-Qv/kT2過飽和空位濃度與室溫平

3、衡空位濃度的比值為：Nv1/Nv2=1.2X10-1193. 計算Fe在850 C時，每立方米體積中的空位數(shù)。已知Fe在850時的空位形成能、密度 及原子重量分別為 1.08 eV/atom 、 7.65 g/cm 3、 55.85 g/mol 。解： 每立方米 n(Fe) =Nv*p *M=8.15 x 1019空位分?jǐn)?shù)：Nv/N=exp-Qv/(kT)=0.000014每立方米體積中的空位數(shù)：n *Nv/N=1.14 X 10154. 在晶體的同一滑移面上有兩個半徑分別為r1和r2的位錯環(huán)，其中r1r2，它們的柏氏矢量相同，試問在切應(yīng)力作用下何者更容易運動？為什么？答：r1 更容易運動。已

4、知b相同，r1r2t =Gb/2r,.t 1 t 2，即r1所需切應(yīng)力更小，所以r1更容易運動aaa5. 判斷下列位錯反應(yīng)能否進(jìn)行：101121111 ;112111111263362解：(1)aaa101 121 111263可以進(jìn)行幾何條件:aaa r a101 121 222 1112663滿足。能量條件：反應(yīng)前反應(yīng)后b2二【3)22 =】a2v b123滿足。所以可以進(jìn)行(2)幾何條件：3112訓(xùn)咤333門111滿足。能量條件：反應(yīng)前反應(yīng)后b22 =(a J2 12 12)2 =3a2二 bi224不滿足。故無外力作用時，該位錯反應(yīng)不能進(jìn)行。6. 根據(jù)晶粒的位相差及結(jié)構(gòu)特點，晶界有哪些

5、類型？有何特點屬性？答：小角度晶界和大角度晶界。小角度晶界，晶粒之間轉(zhuǎn)動角度小于10 15包括：對稱傾斜晶界：晶界的界面對于兩個晶粒是對稱的9 =b/D, D為位錯間距 不對稱傾斜晶界：傾斜晶界的界面繞x軸轉(zhuǎn)了一個角度，兩晶粒間的位相差仍為9角 旋轉(zhuǎn)晶界：可看做由相互交叉的螺型位錯組成(2)大角度晶界，晶粒間取向錯配較大包括“重合位置點陣”。7. If the atomic radius of copper is 0.128nm, determine the magnitude of the Burgers vector for copper.Soluti onCopper has a FCC

6、 crystal structure，The close-packed pla ne is the mag nitude of the Burgers vector for copperb =； 12120 =2R =2 0.128 =0.2568. 如圖，在晶體的滑移面上有一柏氏矢量為 b的位錯環(huán)，并受到均 勻切應(yīng)力T和C的作用。(1) 分析該位錯環(huán)各段位錯的結(jié)構(gòu)類型；(2) 在T的作用下，該位錯環(huán)將如何運動?(3) 在c的作用下，位錯環(huán)將如何運動？ 答:(1) AB右螺型位錯；BC:正刃型位錯;CD :左螺型位錯；DA負(fù)刃型位錯；(2) 位錯環(huán)上部的晶體向柏氏矢量 b的方向運動，下部反方向運動。(3) AB和CD不運動，而BC和DA則在拉應(yīng)力作用下發(fā)生攀移。- a -b = 1109試分析在(111)面上運動的柏氏矢量為2的螺型位錯受阻時，能否通