晶體中的結(jié)構(gòu)缺陷試題及答案

1、晶體中的結(jié)構(gòu)缺陷試題及答案1、純鐵中空位形成能為105KJ/mol，將純鐵加熱到850后激冷至室溫（20），若高溫下的空位能全部保留。試求過飽和空位濃度和平衡空位濃度的比值解：2、畫一個園形位錯環(huán)，并在這個平面上任意劃出它的柏氏矢量及位線的方向，據(jù)此指出位錯環(huán)各線段的性質(zhì)，注意指明刃型位錯的正負及螺型位錯的左右？答：A點負刃型位錯。C點正刃型位錯。B點左螺型位錯。D點為右螺型位錯。其余各段為混合位錯。3、某晶體中一條柏氏矢量為的位錯線，位錯的一端位于晶體表面，另一端和兩條位錯線相連接。其中一條的柏矢量為，求另一條位錯線的柏氏矢量。 解：據(jù) 由已知，4、在鋁試樣中，測得晶粒內(nèi)部位錯密度為，假定位

2、錯全部集中在亞晶界上，每個晶粒的截面均為正六邊形，亞晶的傾斜角為5度，若位錯全部是刃型位錯，柏氏矢量大小等于，試求亞晶界上位錯間距和亞晶的平均尺寸。 解： 5、鋁單晶體沿010方向承受8000pa的拉應(yīng)力，求（111）面上柏氏矢量的螺型位錯上所受的法向力，（已知a=0.4nm） 解：6、假定某面心立方晶體的活動滑移系為。試給出引起滑移的位錯的柏氏矢量，并加以說明。如果滑移是由純?nèi)行臀诲e引起的，試指出位錯線的方向。如果滑移是由純螺型位錯引起的，試指出位錯線的方向。指出在上述兩種情況下，滑移時位錯線的運動方向。假定在該滑移系上作用一大小為0.7MN/m2的切應(yīng)力。試計算單位長度刃型位錯及單位長度螺

3、型位錯線受力的大小和方向。（取點陣常數(shù)為a=0.2nm）解：（1）因為滑移方向應(yīng)和柏氏矢量方向相同，所以是（2）純?nèi)行臀诲e應(yīng)和7、試分析在（111）面上運動的柏氏矢量為的螺型位錯受阻時，能否通過交滑移到面中的某個面上繼續(xù)運動？為什么？ 8、已知全位錯能夠同尚克萊不全位錯相結(jié)合形成一個弗蘭克不全位錯，試說明：1）、新形成的弗蘭克不全位錯的柏氏矢量。2）、這個位錯為什么稱為固定位錯？3）、試從能量關(guān)系判斷反應(yīng)能否進行？ 9、試證明面心立方晶體中兩個肖克萊不全位錯之間的平衡距離d可近似地由下式給出： 其中G是切變模量，b是柏氏矢量的模，r為堆層錯能。 證明：已知在兩個平行位錯之間的作用力為，而全位錯

4、10、加工硬化的林位錯理倫認為加工硬化金屬的屈服強度，其中為局部地區(qū)的林位錯密度。試對此加以定性解釋。答：位錯之間反應(yīng)后可能形成固定位錯。升高，形成固定位錯機會也會增加位錯交截后，可能出現(xiàn)對原位錯有阻礙的割階。升高，出現(xiàn)割階的機會也增加。位錯交截后，不論生成割階還是扭折，都使位錯長度增加，能量增高。此能量增量由外力提供。b越大，能量越高11、試對體心立方晶體中溶質(zhì)原子和螺型位錯的交互作用進行全面分析。答：在體心立方桔構(gòu)中，間隙原子的錯配效應(yīng)具有非球?qū)ΨQ性可使基體中產(chǎn)生切應(yīng)變不等于零。同時在螺旋位錯的應(yīng)力場中只有一個獨立的切應(yīng)力分量，即不等于零，于是便使體心立方晶體中的間隙原子和螺型位錯產(chǎn)生彈性

5、交互作用。在這種彈性交互作用誘發(fā)下，使螺型位錯周圍的間隙原子（例如碳），優(yōu)先占據(jù)某一間隙位置，而在分布上產(chǎn)生局布有序化形成snoek氣團。這種氣團和螺型位錯的交互作用可同刃型位錯和cottrell氣團的交互作用一樣強烈。因此snoek氣團對螺型位錯會產(chǎn)生阻礙作用。12、銅晶體上有一直刃型位錯，試作出由此位錯所產(chǎn)生的最大分切應(yīng)力和距離關(guān)系圖，并計算距離為時的最大分切應(yīng)力，（G=50Mpa,b=0.256nm）13如圖示，在三個平行的滑移面上，有三根平行的刃型位錯線A，B，C。其柏氏矢量大小相等，A，B均被釘扎而不能動。1）假定沒有其它外力，僅在A、B應(yīng)力場作用下，位錯C向哪個方向運動？2）指出位

6、錯C向上述方向運動后，最終在何處停下？14、如圖給出了A,B兩根位錯線的滑移面和自由表面的交線，確定這兩根位錯線可能是什么類型的？這些交線中哪一根必定會在自由表面出現(xiàn)表面臺階答：位錯A可能是開型位錯，螺型位錯或混合型位錯。位錯B只可能是螺位錯，因為只有螺 型位錯才能進行交滑移，而形成如圖所示的跡線。位錯線滑移后在柏氏矢量方向的自由表面會產(chǎn)生一個臺階，在本題情況下，位錯B滑移后在自由表現(xiàn)必定會出現(xiàn)一個臺階。其寬度為柏氏矢量的長度。15、假設(shè)有一塊AL晶體為純理想晶體，G=26Gpa，求使位錯移動所需的臨界切應(yīng)力。答：可排除雜質(zhì)原子及其它缺陷對位錯的作用，位錯移動僅需克服晶格阻力，即派納力。 16

7、、簡單立方晶體中（100）面上有一位錯，位錯線方向平行，問：2）若在（001）面上有一個b=100,方向平行100的位錯與之相交割，則會發(fā)生什么結(jié)果？3）交割的結(jié)果對進一步運動有何影響？解：1)e1,e2兩根位錯線交割前后的情況如圖所示，交割后在e1,e2上各產(chǎn)生一段扭折(m-m/)和(n-n/)2)e1,s兩根位錯交割前后如圖所示，交割后在e1上產(chǎn)生一段割階(t-t/),在s上產(chǎn)生一段扭折(a-a/)3)位錯線產(chǎn)生扭折后在繼續(xù)沿原來的滑移面運動過程中，由于線張力的作用，扭折會消失。位錯線上產(chǎn)生割階后，要繼續(xù)在原來的滑移面上運動，需更在的外力做功。提供割階隋位錯運動發(fā)生攀移（割階那段位錯的滑移

8、面和原來的滑移面不同所以只能攀移）時所需的空位或間隙原子形成能及遷移能。17、根據(jù)位錯反應(yīng)必須滿足的條件，試判斷下列位錯反應(yīng)在面心立方晶體中能否進行，并確定無外力作用時反應(yīng)方向。解：1）矢量（幾何）條件可以，其能量條件：2）由圖可見不符合幾何條件（矢量條件）反應(yīng)前柏氏矢量和反應(yīng)后柏氏知量不是首尾相接，所以不能進行。3）由圖可見付合矢量條件其能量條件：18、如圖所示，在同一滑移面上，有兩個相互平行的螺位錯，若該組位錯是同號（a）或異號（b），試分別說明它們的運動方向。答：同號相斥，異號相吸即a圖相斥,b圖相吸。19、試指出圖中兩條位錯線的性質(zhì)。若位錯所在滑移面為面心立方的（111）試分析其中哪條

9、位錯線容易運動？說明兩位錯線在運動過程中可能發(fā)生的變化。解：設(shè)位錯線方向如圖所示。A中的bc，de假設(shè)為刃型扭折。ab,cd假設(shè)為右螺型位錯。（111）是A的滑移面，所以當(dāng)A運動時bc段向M邊側(cè)de段向N邊側(cè)，A螺型位錯整體向左移動，所以容易運動。而B中12，34設(shè)為刃型割階（其余為右螺型位錯）其滑移面為，不是面心立方晶體的易滑移面。再有B向左（右）運動時，要拖代12，34的半原子面攀移。因此在低溫時，運動困難將產(chǎn)生一串空位。20、如圖所示，在相距為 h的滑移面上有兩個互相平行的同號刃型位錯A，B試求出位錯B通過A上面時所需的切應(yīng)力表達式。解：建一個座標(biāo)系，A放在原點上，B離開A。21、已知某

10、面心立方晶體的堆垛層錯能，切變模量G為22、若在AL單晶體（111）上，有位錯當(dāng)他們發(fā)生位錯反應(yīng)時。）試寫出位錯反應(yīng)式，并用能量條件確定反應(yīng)進行方向。）說明新位錯的性質(zhì)。）當(dāng)外加拉應(yīng)力軸向為時，求新位錯受到的力？23、試說明下列各位錯反應(yīng)是否可以進行？解：1）幾何條件，由圖可見不可以 （柏氏矢量不能首尾相接 能量條件2)幾何條件由圖可見可以。同上求能量條件可知其量條件不符合，所以不能進行。3)幾何條件由圖可見不可以，所以不能進行。 24、面心立方晶體（）面上有一位錯，當(dāng)它沿方向發(fā)生切變?yōu)闀r，圖示并寫出該單位位錯的柏氏矢量，若該位錯為刃型位錯或螺型位錯時，試分別指出其位錯線方向。解：因為切變方向即是柏氏矢量方向