材科基考點強化(第4講

1、 材科基考點強化（第4講-缺陷）本章特點本章的中心內容就是各種缺陷的分類， 特性，相 互作用以及對材料的影響。重點是位錯的理解。出題形式本章內容試題的題型有選擇題、 簡答題、此類試 題的容量和難度都不會太大，以記憶知識為主， 比較簡單。但還有綜合性質的計算題，這類題目 難度較大，需要對于知識有更深入的掌握， 理解 和運用。主要考點考點1晶體缺陷的分類考點2:空位濃度的計算考點3:點缺陷的分類和形成考點4:點缺陷對于材料性能的影響考點5：位錯的一些基礎知識：位錯分類，柏氏矢 量，滑移方式考點6:位錯的運動與增殖考點7:位錯的相互作用考點8擴展層錯考點9:位錯應力場考點10:位錯與點缺陷和面缺陷的

2、交互作用 考點11:全位錯，不全位錯考點12:位錯反應考點13:面缺陷的分類考點14:晶界考點15:相界考點1:晶體缺陷的分類例1:什么是晶體缺陷？按照晶體缺陷的幾何 組態(tài)，晶體缺陷可分為哪幾類？例2:缺陷的特征是（）。A 不隨外界條件的改變而變動，也不會合 并和消失B.隨著各種條件的改變而不斷變動，它們 運動，發(fā)展以及會產生交互作用、合并 和消失。C 隨著各種條件的改變而不斷變動，但不 產生交互作用，不會合并和消失考點2:空位濃度的計算（1）已知溫度T,求形成能。例：由600C降溫到300C時，鍺晶體中的 空位平衡濃度降低了 6個數量級。試計算鍺晶體 中的空位形成能（玻爾茲曼常數 k=1.3

3、8 X0-23J/K ）（2）已知形成能，求溫度T。例：計算某金屬的空位濃度比室溫（300K） 空位濃度大1000倍時的溫度。已知 Cu的空位 形成能力為1.7 M019J/molo（3）求點缺陷數目例1:已知空位形成能是 1.08eV/atom，鐵 的原子量是55.85,鐵的密度是7.65g/cm3，阿伏 加德羅常數Na=6.023氷023,玻爾茲曼常數 k=8.62 X0-5eV/atom-K，請計算1立方米的鐵在 850 C下的平衡數目。例2:鋁的密度是2.69g/cm3,假設其中只有 肖脫基空位，求空位濃度。（阿伏加德羅常數6.02氷023，鋁的原子量是26.96,鋁的點陣常數0.40

4、49nm）考點3:點缺陷的分類和形成例1:下面關于Schottky和Frenkel缺陷的 表述中，錯誤的為（）oSchottky缺陷同時包含空位和間隙原子Frenkel缺陷的形成能通常較 Schottky 缺陷大C同溫度下，通常Schottky缺陷的濃度大 于Frenkel缺陷例2:弗倫克缺陷是（ ）oA 原子移到表面外新的位置，原來位置則 形成空位B.原子離開平衡位置后，形成間隙原子， 而原來位置上形成空位，成對產生C正、負離子的二元體系，原子移到表面新的位置，原來位置空位成對出現例3:純金屬中主要的點缺陷有哪些，簡述其 可能的產生原因。例4:過飽和點缺陷產生的原因有 :例5:什么是空位平衡

5、濃度？為什么說空位 是一種熱力學上平衡的缺陷？考點4:點缺陷對于材料性能的影響例1:純金屬中溶入另一組元后（假設不會 產生新相）會帶來哪些微觀結構上的變化？這些 變化如何引起性能上的變化？例2:為什么固溶體的強度常比純金屬高？例3:冷變形使金屬中產生大量的空位、位錯 等晶體缺陷，對置換固溶體中的擴散過程而言， 這些缺陷的存在將導致（）。A阻礙原子的移動，減慢擴散過程B對擴散過程無影響C 有時會加速擴散，有時會減弱擴散 D加 速原子的擴散過程考點4:位錯的一些基礎知識：位錯分類，柏氏 矢量，滑移方式例1：簡述位錯、位錯線和柏氏矢量（b） 的概念，并論述柏氏矢量和位錯線的相對關系。例2:名詞解釋：

6、刃型位錯。例3:判斷題：位錯屬于線缺陷，因為它的晶格畸變區(qū)為一條幾何線。例4:判斷題：位錯屬于線缺陷，但它實際 上是一個晶格畸變的管道區(qū)域。例5:名詞解釋：晶格摩擦力。例6： 一根位錯環(huán)能否各部分都是螺型位錯 或都是刃型位錯？請說明之。例7:名詞解釋：交滑移。例8在位錯發(fā)生滑移時，請分析刃位錯、 螺位錯和混合位錯的位錯線I與柏氏適量b、外 加切應力T與柏氏矢量b、外加切應力T與位錯線| 之間的夾角關系，及位錯線運動方向?？键c5:位錯的運動與增殖例1:位錯在晶體中運動的方式有和，金屬晶體塑性變形方式有 和。例2:名詞解釋：多滑移。例3:名詞解釋：攀移。例4:能產生交滑移的位錯必然是位錯。例5 :

7、位錯滑移應滿足（）。A 有切應力作用在位錯滑移面上，且垂直 于其B矢量方向，位錯才會運動或者趨 于運動B.有壓應力作用在位錯滑移面上，且垂直 于其B矢量方向，位錯才會運動或者趨 于運動C 有切應力作用在位錯滑移面上，且平行 于其B矢量方向，位錯才會運動或者趨 于運動例6:論述位錯的運動方式、條件及其對材料 變形的影響。例7:如圖所示，四方形單晶體中有一矩形 位錯環(huán)ABCD，其各段分別平行于x軸和y軸， 其柏氏矢量平行于x軸。（1）寫出各位錯段的位錯類型；（2）寫出 AD段與BC段單位長度位錯線間的相互作用力 的大小及方向；（3）寫出AB段與DC段單位長 度位錯線間的相互作用力的大小及方向；（4

8、） T所造成的一對切應力-取，該切應力作用在各位 錯段單位長度上力的大小及方向為： AB上無作 用力；BC為Tb -z方向；CD上無作用力；DA 為Tb z方向。分析在切應力 甘寺續(xù)作用下該位 錯環(huán)在運動中的形狀變化及晶體形狀的變化。例8某銅單晶體在外加拉伸應力作用下，首 先開動的滑移系為（iii）仙】。（1）寫出引起滑移的 單位位錯的柏氏矢量，并說明原因；（2）如果滑 移是由純螺型單位位錯引起的，試指出位錯線的 方向以及滑移時位錯線運動的方向；（3）假定拉 伸軸方向為001,外加拉伸應力 =106Pa，求在上 述滑移面上該螺型位錯所受力的大小和方向。（已知Cu的點陣常數a=0.36 nm）例

9、9:假定某面心立方晶體（點陣常數為 a） 中的活動滑移系為111 110。（ 1）給出引起滑移的 單位位錯的柏氏矢量，加以說明；（2）若引起此 滑移的為刃型位錯，指明位錯線方向及其移動方 向；（3）若引起此滑移的為螺型位錯，指明位錯 線方向及其移動方向?？键c6:位錯的相互作用例1:解釋名詞：位錯割階。例2:兩平行螺型位錯，當柏氏矢量同向時， 其相互作用力（）。A為零B相斥C 相吸例3:下面哪一點可以描述兩平行螺型位錯 間的相互作用（滑移）的特征？（）A 位錯同號相斥，異號相吸，作用大小與 位錯間距成反比B具有相同符號的位錯按垂直方向排列起 來是穩(wěn)定的；位錯的符號相反，穩(wěn)定方位隨之改 變。C由于

10、相互之間不能提供對方滑移所需的 應力場，所以，兩位錯間作用較小例4:如圖所示，在xy坐標原點有一正刃形位錯，試標出圖中分別與 x、y坐標軸成45 位置上各位錯的受力方向。考點7:擴展層錯例1:名詞解釋：擴展位錯。例2:名詞解釋：層錯能。例3:層錯和不完全位錯之間的關系是()。A 層錯和不完全位錯交替出現B.層錯和不完全位錯能量相同C 層錯能越高，不完全位錯柏氏矢量的模越 小D 不完全位錯總是出現在層錯和完整晶體的 交界處例4:請簡單說明層錯能高低對螺型位錯交 滑移的影響，及其對金屬加工硬化速率的影響。例5:在銅單晶體中的(111和(“I)滑移面上 各存在一個柏氏矢量為評0和弊1的全位錯。當 它

11、們分解為擴展位錯時，其領先位錯分別為自211 和訝21。( 1)當兩領先位錯在各自的滑移面上運 動相遇時，發(fā)生了新的位錯反應。試寫出其位錯 反應式，判斷該反應是否自發(fā)進行？并分析該新 生成的位錯其位錯特性和運動性質；（2）已知銅 單晶點陣常數a=0.36nm,切變模量G=4 104MPa , 層錯能=004J/m2，試求上述柏氏矢量為|110的位錯 形成擴展位錯的寬度。例6:試從柏氏矢量、位錯類型、位錯線形狀和可能的運動方式比較面心立方晶體全位錯、弗蘭克分位錯、肖克萊分位錯和面角位錯的特點?？键c8:位錯應力場例1:下面關于位錯應力場的表述中，正確 的是（）。A 螺型位錯的應力場中正應力分量全為

12、零B.刃型位錯的應力場中正應力分量全為零C刃型位錯的應力場中切應力分量全為零 例2 :螺型位錯和刃型位錯的不同在于（ ）。A 刃型位錯不引起剪切畸變，也不引起體 積的膨脹和收縮，螺型位錯反之B.刃型位錯引起壓縮變形，螺型位錯引起 體積的膨脹C螺型位錯只引起剪切畸變，而不引起體 積的膨脹和收縮，刃型位錯反考點9:位錯與點缺陷和面缺陷的交互作用例1:點缺陷（如間隙原子或代位原子）和 線缺陷（如位錯）為何會發(fā)生交互作用？這種交互作用如何影響力學性能？例2: （1）晶體內若有較多的線缺陷（位錯） 或面缺陷（晶界、孿晶界等），其強度會明顯升 高，這些現象稱為什么？強度提高的原因是什 么？ （ 2）上述的

13、兩類缺陷是怎樣進入晶體的？ 舉例說明如何提高這些缺陷的數目？考點10：全位錯，不全位錯例1:名詞解釋：全位錯與不全位錯。常見 的不全位錯有哪些？例2:闡明堆垛層錯與不全位錯的關系，指 出面心立方結構中常產生的不全位錯的名稱、柏氏矢量和它們各自的特性。例3:下列柏氏矢量可能表示了簡單立方晶 體中的全位錯（）。A . 100B . 1/2110C. 1/3111例4:在面心立方晶體中可能存在哪些類型 的不全位錯？并給出其柏氏矢量的表達式。例5:面心立方全位錯的柏氏矢量為 ,體心立方, hep為。 考點11:位錯反應例1:試分析在fee中下述反應能否進行？aaa尹01 +121T -111例2：請比較fee晶體中b|1H和ba100兩位 錯的畸變能哪個較大。例3:判斷下列位錯反應能否進行，并說明 理由：（1） a110 a111 -112 ； （ 2） -l2ir-211 -110。 TOC o 1-5 h z 236，/662考點12：面缺陷的分類例：通常把晶體的界面分為、和類?？键c13：