固体物理第四章 思考题
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为什么形成一个肖特基缺陷所需能量比形成一个弗仑克尔缺
陷所需能量低? • 形成一个肖特基缺陷时，晶体内留下一个空位，晶体表面 多一个原子. 因此形成形成一个肖特基缺陷所需的能量, 可以看成晶体表面一个原子与其它原子的相互作用能, 和
晶体内部一个原子与其它原子的相互作用能的差值. 形成
一个弗仑克尔缺陷时，晶体内留下一个空位，多一个填隙 原子. 因此形成一个弗仑克尔缺陷所需的能量, 可以看成 晶体内部一个填隙原子与其它原子的相互作用能, 和晶体 内部一个原子与其它原子相互作用能的差值. 填隙原子与
金属淬火后为什么变硬? • 我们已经知道 晶体的一部分相对于另一部分的滑移, 实 际是位错线的滑移, 位错线的移动是逐步进行的, 使得滑
移的切应力最小. 这就是金属一般较软的原因之一. 显然,
要提高金属的强度和硬度, 似乎可以通过消除位错的办法 来实现. 但事实上位错是很难消除的. 相反, 要提高金属 的强度和硬度, 通常采用增加位错的办法来实现. 金属淬 火就是增加位错的有效办法. 将金属加热到一定高温, 原
• 相邻原子的距离非常小, 它与其它原子的排斥能比正常原 子间的排斥能大得多. 由于排斥能是正值, 包括吸引能和 排斥能的相互作用能是负值, 所以填隙原子与其它原子相
互作用能的绝对值, 比晶体表面一个原子与其它原子相互
作用能的绝对值要小. 也就是说, 形成一个肖特基缺陷所 需能量比形成一个弗仑克尔缺陷所需能量要低
在位错滑移时, 刃位错上原子受的力和螺位错上原子受的力 各有什么特点?
• 在位错滑移时, 刃位错上原子受力的方向就是位错滑移的 方向. 但螺位错滑移时, 螺位错上原子受力的方向与位错 滑移的方向相垂直
Hale Waihona Puke 试指出立方密积和六角密积晶体滑移面的面指数
• 滑移面一定是密积面, 因为密积面上的原子密度
最大, 面与面的间距最大, 面与面之间原子的相 互作用力最小. 对于立方密积, (111)是密积面. 对于六角密积, (0001)是密积面. 因此, 立方密 积和六角密积晶体滑移面的面指数分别为(111)和 (0001).
子振动的幅度比常温时的幅度大得多, 原子脱离正常
• 格点的几率比常温时大得多, 晶体中产生大量的空位、填 隙缺陷. 这些点缺陷容易形成位错. 也就是说, 在高温时, 晶体内的位错缺陷比常温时多得多. 高温的晶体在适宜的
液体中急冷, 高温时新产生的位错来不及恢复和消退, 大
部分被存留了下来. 数目众多的位错相互交织在一起, 某 一方向的位错的滑移, 会受到其它方向位错的牵制, 使位 错滑移的阻力大大增加, 使得金属变硬
晶体结构对缺陷扩散有何影响?
• 扩散是自然界中普遍存在的现象, 它的本质是离子作无规 则的布郎运动. 通过扩散可实现质量的输运. 晶体中缺陷 的扩散现象与气体分子的扩散相似, 不同之处是缺陷在晶
体中运动要受到晶格周期性的限制, 要克服势垒的阻挡,
对于简单晶格, 缺陷每跳一步的间距等于跳跃方向上的周 期.
陷所需能量低? • 形成一个肖特基缺陷时，晶体内留下一个空位，晶体表面 多一个原子. 因此形成形成一个肖特基缺陷所需的能量, 可以看成晶体表面一个原子与其它原子的相互作用能, 和
晶体内部一个原子与其它原子的相互作用能的差值. 形成
一个弗仑克尔缺陷时，晶体内留下一个空位，多一个填隙 原子. 因此形成一个弗仑克尔缺陷所需的能量, 可以看成 晶体内部一个填隙原子与其它原子的相互作用能, 和晶体 内部一个原子与其它原子相互作用能的差值. 填隙原子与
金属淬火后为什么变硬? • 我们已经知道 晶体的一部分相对于另一部分的滑移, 实 际是位错线的滑移, 位错线的移动是逐步进行的, 使得滑
移的切应力最小. 这就是金属一般较软的原因之一. 显然,
要提高金属的强度和硬度, 似乎可以通过消除位错的办法 来实现. 但事实上位错是很难消除的. 相反, 要提高金属 的强度和硬度, 通常采用增加位错的办法来实现. 金属淬 火就是增加位错的有效办法. 将金属加热到一定高温, 原
• 相邻原子的距离非常小, 它与其它原子的排斥能比正常原 子间的排斥能大得多. 由于排斥能是正值, 包括吸引能和 排斥能的相互作用能是负值, 所以填隙原子与其它原子相
互作用能的绝对值, 比晶体表面一个原子与其它原子相互
作用能的绝对值要小. 也就是说, 形成一个肖特基缺陷所 需能量比形成一个弗仑克尔缺陷所需能量要低
在位错滑移时, 刃位错上原子受的力和螺位错上原子受的力 各有什么特点?
• 在位错滑移时, 刃位错上原子受力的方向就是位错滑移的 方向. 但螺位错滑移时, 螺位错上原子受力的方向与位错 滑移的方向相垂直
Hale Waihona Puke 试指出立方密积和六角密积晶体滑移面的面指数
• 滑移面一定是密积面, 因为密积面上的原子密度
最大, 面与面的间距最大, 面与面之间原子的相 互作用力最小. 对于立方密积, (111)是密积面. 对于六角密积, (0001)是密积面. 因此, 立方密 积和六角密积晶体滑移面的面指数分别为(111)和 (0001).
子振动的幅度比常温时的幅度大得多, 原子脱离正常
• 格点的几率比常温时大得多, 晶体中产生大量的空位、填 隙缺陷. 这些点缺陷容易形成位错. 也就是说, 在高温时, 晶体内的位错缺陷比常温时多得多. 高温的晶体在适宜的
液体中急冷, 高温时新产生的位错来不及恢复和消退, 大
部分被存留了下来. 数目众多的位错相互交织在一起, 某 一方向的位错的滑移, 会受到其它方向位错的牵制, 使位 错滑移的阻力大大增加, 使得金属变硬
晶体结构对缺陷扩散有何影响?
• 扩散是自然界中普遍存在的现象, 它的本质是离子作无规 则的布郎运动. 通过扩散可实现质量的输运. 晶体中缺陷 的扩散现象与气体分子的扩散相似, 不同之处是缺陷在晶
体中运动要受到晶格周期性的限制, 要克服势垒的阻挡,
对于简单晶格, 缺陷每跳一步的间距等于跳跃方向上的周 期.