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(guò)飽和空位濃度和平衡空位濃度的比值解：2、畫(huà)一個(gè)園形位錯(cuò)環(huán)，并在這個(gè)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(cuò)環(huán)各線段的性質(zhì)，注意指明刃型位錯(cuò)的正負(fù)及螺型位錯(cuò)的左右？答：A點(diǎn)負(fù)刃型位錯(cuò)。C點(diǎn)正刃型位錯(cuò)。B點(diǎn)左螺型位錯(cuò)。D點(diǎn)為右螺型位錯(cuò)。其余各段為混合位錯(cuò)。3、某晶體中一條柏氏矢量為的位錯(cuò)線，位錯(cuò)的一端位于晶體表面，另一端和兩條位錯(cuò)線相連接。其中一條的柏矢量為，求另一條位錯(cuò)線的柏氏矢量。 解：據(jù) 由已知，4、在鋁試樣中，測(cè)得晶粒內(nèi)部位錯(cuò)密度為，假定位

2、錯(cuò)全部集中在亞晶界上，每個(gè)晶粒的截面均為正六邊形，亞晶的傾斜角為5度，若位錯(cuò)全部是刃型位錯(cuò)，柏氏矢量大小等于，試求亞晶界上位錯(cuò)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(cuò)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(dòng)滑移系為。試給出引起滑移的位錯(cuò)的柏氏矢量，并加以說(shuō)明。如果滑移是由純?nèi)行臀诲e(cuò)引起的，試指出位錯(cuò)線的方向。如果滑移是由純螺型位錯(cuò)引起的，試指出位錯(cuò)線的方向。指出在上述兩種情況下，滑移時(shí)位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)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(jì)算單位長(zhǎng)度刃型位錯(cuò)及單位長(zhǎng)度螺

3、型位錯(cuò)線受力的大小和方向。（取點(diǎn)陣常數(shù)為a=0.2nm）解：（1）因?yàn)榛品较驊?yīng)和柏氏矢量方向相同，所以是（2）純?nèi)行臀诲e(cuò)應(yīng)和7、試分析在（111）面上運(yùn)動(dòng)的柏氏矢量為的螺型位錯(cuò)受阻時(shí)，能否通過(guò)交滑移到面中的某個(gè)面上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)？為什么？ 8、已知全位錯(cuò)能夠同尚克萊不全位錯(cuò)相結(jié)合形成一個(gè)弗蘭克不全位錯(cuò)，試說(shuō)明：1）、新形成的弗蘭克不全位錯(cuò)的柏氏矢量。2）、這個(gè)位錯(cuò)為什么稱為固定位錯(cuò)？3）、試從能量關(guān)系判斷反應(yīng)能否進(jìn)行？ 9、試證明面心立方晶體中兩個(gè)肖克萊不全位錯(cuò)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(cuò)能。 證明：已知在兩個(gè)平行位錯(cuò)之間的作用力為，而全位錯(cuò)

4、10、加工硬化的林位錯(cuò)理倫認(rèn)為加工硬化金屬的屈服強(qiáng)度，其中為局部地區(qū)的林位錯(cuò)密度。試對(duì)此加以定性解釋。答：位錯(cuò)之間反應(yīng)后可能形成固定位錯(cuò)。升高，形成固定位錯(cuò)機(jī)會(huì)也會(huì)增加位錯(cuò)交截后，可能出現(xiàn)對(duì)原位錯(cuò)有阻礙的割階。升高，出現(xiàn)割階的機(jī)會(huì)也增加。位錯(cuò)交截后，不論生成割階還是扭折，都使位錯(cuò)長(zhǎng)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(duì)體心立方晶體中溶質(zhì)原子和螺型位錯(cuò)的交互作用進(jìn)行全面分析。答：在體心立方桔構(gòu)中，間隙原子的錯(cuò)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(shí)在螺旋位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)中只有一個(gè)獨(dú)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(cuò)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(cuò)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(tuán)。這種氣團(tuán)和螺型位錯(cuò)的交互作用可同刃型位錯(cuò)和cottrell氣團(tuán)的交互作用一樣強(qiáng)烈。因此snoek氣團(tuán)對(duì)螺型位錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生阻礙作用。12、銅晶體上有一直刃型位錯(cuò)，試作出由此位錯(cuò)所產(chǎn)生的最大分切應(yīng)力和距離關(guān)系圖，并計(jì)算距離為時(shí)的最大分切應(yīng)力，（G=50Mpa,b=0.256nm）13如圖示，在三個(gè)平行的滑移面上，有三根平行的刃型位錯(cuò)線A，B，C。其柏氏矢量大小相等，A，B均被釘扎而不能動(dòng)。1）假定沒(méi)有其它外力，僅在A、B應(yīng)力場(chǎng)作用下，位錯(cuò)C向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？2）指出位

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

7、、簡(jiǎn)單立方晶體中（100）面上有一位錯(cuò)，位錯(cuò)線方向平行，問(wèn)：2）若在（001）面上有一個(gè)b=100,方向平行100的位錯(cuò)與之相交割，則會(huì)發(fā)生什么結(jié)果？3）交割的結(jié)果對(duì)進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)有何影響？解：1)e1,e2兩根位錯(cuò)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(cuò)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(cuò)線產(chǎn)生扭折后在繼續(xù)沿原來(lái)的滑移面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于線張力的作用，扭折會(huì)消失。位錯(cuò)線上產(chǎn)生割階后，要繼續(xù)在原來(lái)的滑移面上運(yùn)動(dòng)，需更在的外力做功。提供割階隋位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)發(fā)生攀移（割階那段位錯(cuò)的滑移

8、面和原來(lái)的滑移面不同所以只能攀移）時(shí)所需的空位或間隙原子形成能及遷移能。17、根據(jù)位錯(cuò)反應(yīng)必須滿足的條件，試判斷下列位錯(cuò)反應(yīng)在面心立方晶體中能否進(jìn)行，并確定無(wú)外力作用時(shí)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(jiàn)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(jìn)行。3）由圖可見(jiàn)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(gè)相互平行的螺位錯(cuò)，若該組位錯(cuò)是同號(hào)（a）或異號(hào)（b），試分別說(shuō)明它們的運(yùn)動(dòng)方向。答：同號(hào)相斥，異號(hào)相吸即a圖相斥,b圖相吸。19、試指出圖中兩條位錯(cuò)線的性質(zhì)。若位錯(cuò)所在滑移面為面心立方的（111）試分析其中哪條

9、位錯(cuò)線容易運(yùn)動(dòng)？說(shuō)明兩位錯(cuò)線在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可能發(fā)生的變化。解：設(shè)位錯(cuò)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(cuò)。（111）是A的滑移面，所以當(dāng)A運(yùn)動(dòng)時(shí)bc段向M邊側(cè)de段向N邊側(cè)，A螺型位錯(cuò)整體向左移動(dòng)，所以容易運(yùn)動(dòng)。而B(niǎo)中12，34設(shè)為刃型割階（其余為右螺型位錯(cuò)）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(yùn)動(dòng)時(shí)，要拖代12，34的半原子面攀移。因此在低溫時(shí)，運(yùn)動(dòng)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(gè)互相平行的同號(hào)刃型位錯(cuò)A，B試求出位錯(cuò)B通過(guò)A上面時(shí)所需的切應(yīng)力表達(dá)式。解：建一個(gè)座標(biāo)系，A放在原點(diǎn)上，B離開(kāi)A。21、已知某

10、面心立方晶體的堆垛層錯(cuò)能，切變模量G為22、若在AL單晶體（111）上，有位錯(cuò)當(dāng)他們發(fā)生位錯(cuò)反應(yīng)時(shí)。）試寫(xiě)出位錯(cuò)反應(yīng)式，并用能量條件確定反應(yīng)進(jìn)行方向。）說(shuō)明新位錯(cuò)的性質(zhì)。）當(dāng)外加拉應(yīng)力軸向?yàn)闀r(shí)，求新位錯(cuò)受到的力？23、試說(shuō)明下列各位錯(cuò)反應(yīng)是否可以進(jìn)行？解：1）幾何條件，由圖可見(jiàn)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(jiàn)可以。同上求能量條件可知其量條件不符合，所以不能進(jìn)行。3)幾何條件由圖可見(jiàn)不可以，所以不能進(jìn)行。 24、面心立方晶體（）面上有一位錯(cuò)，當(dāng)它沿方向發(fā)生切變?yōu)闀r(shí)，圖示并寫(xiě)出該單位位錯(cuò)的柏氏矢量，若該位錯(cuò)為刃型位錯(cuò)或螺型位錯(cuò)時(shí)，試分別指出其位錯(cuò)線方向。解：因?yàn)榍凶兎较蚣词前厥鲜噶糠较?/p>