晶體缺陷理論試卷答案及評分標(biāo)準(zhǔn)

1、晶體缺陷理論試卷（2008級材料科學(xué)與工程研究生）一、基本概念（20分，每小題4分）1.不全位錯與擴展位錯2.柏氏矢量和壓桿位錯3.內(nèi)稟層錯和外延層錯4.柯氏氣團和胞狀亞結(jié)構(gòu)5.F-R空間位錯源和Bardeen-Herring位錯源二、簡要回答下列問題，并說明原因。（共20分）1.一根位錯線形狀發(fā)生改變時，柏氏矢量是否也隨之發(fā)生改變？2.不同類型的位錯運動時，滑移矢量與位錯線的關(guān)系如何？3.位錯的存在都會導(dǎo)致晶體體積發(fā)生變化？4.在密排六方結(jié)構(gòu)中，密排面上的原子僅靠一次滑移能否產(chǎn)生層錯。5.小角度晶界都是由位錯所構(gòu)成的嗎？6.凡是位錯都能發(fā)生交滑移和雙交滑移嗎？7.面心立方結(jié)構(gòu)中的肖克萊不全位

2、錯只可能是刃型位錯嗎？8.造成刃型位錯攀移的是正應(yīng)力嗎？三、Peierls-Nabarro點陣模型（10分）1.在何種條件下，P-N模型與連續(xù)介質(zhì)模型結(jié)果相近？2.何為位錯寬度？位錯寬度與P-N力的關(guān)系？密排結(jié)構(gòu)金屬的P-N力是大還是??？3.P-N模型成功之處何在？四、螺型位錯在z軸上，位錯線和柏氏矢量指向z軸正向；正刃型位錯與螺型位錯平行，柏氏矢量指向x軸正向，由Peach-Koehler公式求螺型位錯與刃型位錯之間的相互作用力。（10分）五、令位錯的攀移作用力為滲透力Fs，攀移阻力為Fm。（10分）1.當(dāng)位錯僅在滲透力Fs作用下發(fā)生攀移時的空位濃度C應(yīng)為何值？2.如果樣品從T1淬火到T2（

3、T1 T2），F(xiàn)s與Fm和T（T =T1-T2）關(guān)系如何？六、在面心立方上全位錯柏氏矢量為，面上全位錯柏氏矢量為，兩根位錯運動到兩個面交匯處形成了新的位錯，該新位錯的柏氏矢量和可動性如何？若兩位錯相遇前就分解成擴展位錯，在兩個面交匯處，不全位錯能否反應(yīng)？可動性又如何？寫出反應(yīng)式。（20分）七、在密排六方晶體中，最常觀察到的層錯是哪一種？為什么？不全位錯切動能否使E型層錯轉(zhuǎn)化為I1型層錯，若可以，請指出該不全位錯的類型和柏氏矢量，畫出切動示意圖。（10分）晶體缺陷理論試卷答案一、基本概念1.不全位錯：柏氏矢量小于單位位錯矢量的位錯。擴展位錯：兩個不全位錯夾著一層層錯的位錯組態(tài)。2.柏氏矢量：表征

4、位錯特性和本質(zhì)的矢量。壓桿位錯：三個不全位錯和兩片層錯所構(gòu)成的位錯組態(tài)。3.內(nèi)稟層錯：從層錯中心向兩邊看，都是正常堆垛的層錯。外延層錯：從層錯中心向兩邊看，都不是正常堆垛的層錯。4.柯氏氣團：固溶體合金中，溶質(zhì)原子或雜質(zhì)原子可以與位錯交互作用而形成的溶質(zhì)原子氣團。胞狀亞結(jié)構(gòu)：大量塑性變形時，晶粒內(nèi)部形成位錯纏結(jié)、聚集，進而構(gòu)成的亞結(jié)構(gòu)，胞壁為高密度的纏結(jié)位錯，胞內(nèi)位錯密度較低。5.F-R空間位錯源：即極軸機制，在切應(yīng)力作用下，螺位錯分量沿螺旋面運動一周，掃出一個臺階，上升一個螺距，會形成一個螺旋線。Bardeen-Herring位錯源：通過空位或間隙原子的擴散，某位錯線段繞固定點旋轉(zhuǎn)，不斷放出

5、位錯環(huán)的位錯攀移增殖機制。 二、簡要回答下列問題，并說明原因。1.一根位錯線形狀發(fā)生改變時，柏氏矢量是否也隨之發(fā)生改變？答：不會。位錯線的柏氏矢量與形狀無關(guān)。2.不同類型的位錯運動時，滑移矢量與位錯線的關(guān)系如何？答：刃位錯滑移矢量與位錯線平行，螺位錯滑移矢量與位錯線垂直，混合位錯滑移矢量與位錯線呈任意角度。3.位錯的存在都會導(dǎo)致晶體體積發(fā)生變化？答：否，螺位錯不會導(dǎo)致晶體體積發(fā)生變化。4.在密排六方結(jié)構(gòu)中，密排面上的原子僅靠一次滑移能否產(chǎn)生層錯。答：可以，I2型。5.小角度晶界都是由位錯所構(gòu)成的嗎？答：是。傾斜晶界由刃位錯構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)晶界由螺位錯構(gòu)成。6.凡是位錯都能發(fā)生交滑移和雙交滑移嗎？答：

6、不是，刃位錯不行，由其位錯線和柏氏矢量相對關(guān)系所決定。7.面心立方結(jié)構(gòu)中的肖克萊不全位錯只可能是刃型位錯嗎？答：不對。還可以是螺位錯或混合位錯。8.造成刃型位錯攀移的是正應(yīng)力嗎？答：不對。是正應(yīng)力。三、1.在離位錯中心較遠處，P-N模型與連續(xù)介質(zhì)模型結(jié)果相近。2.位錯寬度：w=a/(1-)；位錯寬度越大，P-N力越小；密排結(jié)構(gòu)金屬的P-N力很小，可忽略。3.P-N模型中P-N力遠小于理想晶體的屈服應(yīng)力，證實了位錯的可動性及有位錯的晶體易發(fā)生變形，這就是該模型的成功之處。四、=；=； =j)+ i)=0五、1.此時FsFm，C1。2.FsFm·（T1-T2）/ T1六、1.+=，位錯線

7、與柏氏矢量垂直，不可動。2. +； + +，符合結(jié)構(gòu)、能量條件，能反應(yīng)。但其滑移面為（100），非面心立方的密排面，不可動。七、1.最常見的是I1型層錯，其能量最低。2.可以使E型層錯轉(zhuǎn)化為I1型層錯，E型： A B A B C A B A BI1型: A B A B A C A C A切動2次，E型第5層CA，第6層A C；然后第7層BA，第8層A C，以后依次切動即可。分別是2個不全位錯，柏氏矢量為。晶體缺陷理論試卷評分標(biāo)準(zhǔn)一、基本概念（20分，每小題4分）每個小概念2分，基本答出的給1分。二、簡要回答下列問題，并說明原因。（共20分）1-4題每題2分，5-8題每題3分。正確答出與說明原因

8、各給一半分。三、Peierls-Nabarro點陣模型（10分）1、3小題2分；2小題6分，其中每一小問2分。四、螺型位錯在z軸上，位錯線和柏氏矢量指向z軸正向；正刃型位錯與螺型位錯平行，柏氏矢量指向x軸正向，由Peach-Koehler公式求螺型位錯與刃型位錯之間的相互作用力。（10分）柏氏矢量分量2分；螺位錯張量應(yīng)力場表達式3分；單位長度位錯受力計算5分。五、令位錯的攀移作用力為滲透力Fs，攀移阻力為Fm。（10分）1.給出空位濃度C值4分；2.給出Fs與Fm和T關(guān)系的6分。六、在面心立方上全位錯柏氏矢量為，面上全位錯柏氏矢量為，兩根位錯運動到兩個面交匯處形成了新的位錯，該新位錯的柏氏矢量和可動性如何？若兩位錯相遇前就分解成擴展位錯，在兩個面交匯處，不全位錯能否反應(yīng)？可動性又如何？寫出反應(yīng)式。（20分） 寫出并判斷新位錯的柏氏矢量和可動性的6分，分解的不全位錯式7分，不全位錯反應(yīng)、可動性的