材料科学基础晶体缺陷 习题终稿

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(完整word版)第二章晶体结构缺陷习题答案

(完整word版)第二章晶体结构缺陷习题答案

第二章晶体结构缺陷1.(错)位错属于线缺陷,因为它的晶格畸变区是一条几何线。

2.(错)螺型位错的柏氏失量与其位错线垂直,刃型位错的柏氏失量与其位错线是平行.3。

(错)肖特基缺陷是由于外来原子进入晶体而产生的缺陷。

4.(错)弗伦克尔缺陷是由于外来原子进入晶体而产生的缺陷。

二选择题1.非化学剂量化合物Zn1+x O中存在 A .A. 填隙阳离子B。

阳离子空位C. 填隙阴离子D. 阴离子空位2. 非化学计量化合物UO2+x中存在 C 。

A. 填隙阳离子B. 阳离子空位C。

填隙阴离子 D. 阴离子空位3.非化学剂量化合物TiO2-x中存在 D 。

A. 填隙阳离子B。

阳离子空位C。

填隙阴离子D。

阴离子空位4.螺型位错的位错线是 A 。

A。

曲线B。

直线C。

折线D。

环形线5.非化学剂量化合物ZnO1-x中存在 D 。

A。

填隙阳离子 B. 阳离子空位C. 填隙阴离子D。

阴离子空位6. 非化学计量化合物UO2+x中存在 C 。

A. 填隙阳离子B. 阳离子空位C. 填隙阴离子D. 阴离子空位三、名词解释1. 弗仑克尔缺陷原子离开其平衡位置二进入附近的间隙位置,在原来位置上留下空位所形成的缺陷,特点是填隙原子与空位总是成对出现。

2.固溶体:物种数:凡在固体条件下,一种组分(溶剂)内“溶解”了其它组分(溶质)而形成的单一、均匀的晶态固体称为固溶体。

四、解答题1.完成下列缺陷方程式,并且写出相应的化学式(1)NaCl 溶入CaCl 2中形成空位型固溶体;(2)CaCl 2溶人NaC1中形成空位型固溶体;解:(1)NaClNa Ca ’+ Cl Cl + V Cl ·Ca 1-x Na x Cl 2-x(2)CaCl 2Ca Na · + 2Cl Cl + V Na ' Na 1-2x Ca X Cl2完成下列缺陷方程式,并且写出相应的化学式(6分)(1)M gCl 2固溶在LiCl 晶体中形成填隙型Li 1-x Mg x Cl 1+x(2) SrO 固溶在Li 2O 晶体中形成空位型Li 2-2x Sr x O3.写出下列缺陷反应式①。

(完整word版)晶体中的结构缺陷试题及答案

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3、某晶体中一条柏氏矢量为a 001】的位错线,位错的一端位于晶体表面,另一端晶体中的结构缺陷试题及答案1、纯铁中空位形成能为 105KJ/mol ,将纯铁加热到 850C 后激冷至室温(20C ),若高温 下的空位能全部保留。

试求过饱和空位浓度和平衡空位浓度的比值 解:8500C:C i =Aex P (-Q/RT)…200C :C^Aexp(-Q/R12) Q,1 1、 105x102J/mol ,1 1、 =ex p ——(——-——)=exp --------- X ( ) R T 2 1/ 8.31J/mol 293 1123=ex p31.58 = 5.2x10132、画一个园形位错环,并在这个平面上任意划出 它的柏氏矢量及位线的方向,据此指出位错环各 线段的性质,注意指明刃型位错的正负及螺型位 错的左右?答:A 点负刃型位错。

C 点正刃型位错。

B 点左螺型位错。

D 点为右螺型位错。

其余各段为混合位错。

C C 2的螺型位错上所受的法向力, (已知a=0.4nm ) 解:和两条位错线相连接。

其中一条的柏矢量为I [呵,求另一条位错线的柏氏矢量。

解:据=0,即乙=乙 +b 3,a001] = -(i 111l + b 32 L 」二号1和e 1, e 2相交的位错为 e 3,可以和位错 e 1,e 2的柏氏回路 B ’+B ?相重合而^^1 十卫"^3 +'?24、在铝试样中,测得晶粒内部位错密度为 5咒109cm ,假定位错全部集中在亚晶界上,每个晶粒的截面均为正六边形,亚晶的倾斜角为5度,若位错全部是刃型位错b=|1o1】,柏氏矢量大小等于2>^10」0m,试求亚晶界上位错间距和亚晶的平均尺寸。

解:由图可见OA 为尹1 S o 丄0諾1”0—1必心=2.828 Xio^m1 )D =卫=2^10" 0=2.28nm ' 丿 3 0.0175X5(2,F P =5X109/cm 2=5咒 102/nm 2,1cm =107nm依题义位错全部集中亚晶上即正六边形六条边上则每条边上有位错 舸米z P 5X102根数为:一= -------=876 6VD =2.28nm ”•.六边形边长为:2.28X87 =198.36nm 则晶粒外接圆直径 d =2X198.36 =396.72nm5、铝单晶体沿[010]方向承受8000pa 的拉应力,求(111)面上柏氏矢量 卞=号*01由已知,e t =1 010 ]e 2 =1 001 ]设和 对e 3作回路 B 3.B 3前进并扩大时柏氏回路 B ’ +B 2的柏氏矢量为10 1 一即为DB或AD在T力作用下滑移T — cos 60 0 T i-X = X1 cos 60 0, OE 为(11 是f11 的法向= ,申为外力P和法向夹角由图可见cos 护=—a—,y3aP-T1 = — cos tp … F= 3.26 X10 (N /nm 2)= 0.577 , P和滑移方向BC夹角入=45 0 cos cos tp ,cos A = 8 X10 3X10 - X 10 - X0 8 /X —X1 cos 60 —1 .63 X10 —(N / nmf =養=4.613 X10 —(N /nm )6、假定某面心立方晶体的活动滑移系为①试给出引起滑移的位错的柏氏矢量, 并加以说明。

晶体缺陷习题及答案解析

晶体缺陷习题及答案解析

晶体缺陷习题与答案1 解释以下基本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、混合位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克—瑞德源、派—纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、汤普森四面体、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、重合位置点阵、共格界面、失配度、非共格界面、内吸附。

2 指出图中各段位错的性质,并说明刃型位错部分的多余半原子面。

3 如图,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环,并受到一均匀切应力τ。

(1)分析该位错环各段位错的结构类型。

(2)求各段位错线所受的力的大小及方向。

(3)在τ的作用下,该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下,若使此位错环在晶体中稳定不动,其最小半径应为多大?4 面心立方晶体中,在(111)面上的单位位错]101[2ab =,在(111)面上分解为两个肖克莱不全位错,请写出该位错反应,并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出πγ242Gb s d ≈(G 切变模量,γ层错能)。

5 已知单位位错]011[2a能与肖克莱不全位错]112[6a 相结合形成弗兰克不全位错,试说明:(1)新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量。

(2)判定此位错反应能否进行?(3)这个位错为什么称固定位错?6 判定下列位错反应能否进行?若能进行,试在晶胞上作出矢量图。

(1)]001[]111[]111[22a a a→+(2)]211[]112[]110[662a a a+→(3)]111[]111[]112[263a a a→+7 试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为]101[2a b =的螺位错受阻时,能否通过交滑移转移到(111),(111),(111)面中的某个面上继续运动?为什么?8 根据晶粒的位向差及其结构特点,晶界有哪些类型?有何特点属性?9 直接观察铝试样,在晶粒内部位错密度为5×1013/m 2,如果亚晶间的角度为5o ,试估算界面上的位错间距(铝的晶格常数a=2.8×10-10m)。

晶体缺陷习题教(学)案答案解析

晶体缺陷习题教(学)案答案解析

晶体缺陷习题与答案1 解释以下基本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、混合位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克—瑞德源、派—纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、汤普森四面体、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、重合位置点阵、共格界面、失配度、非共格界面、内吸附。

2 指出图中各段位错的性质,并说明刃型位错部分的多余半原子面。

3 如图,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环,并受到一均匀切应力τ。

(1)分析该位错环各段位错的结构类型。

(2)求各段位错线所受的力的大小及方向。

(3)在τ的作用下,该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下,若使此位错环在晶体中稳定不动,其最小半径应为多大?4 面心立方晶体中,在(111)面上的单位位错]101[2ab =,在(111)面上分解为两个肖克莱不全位错,请写出该位错反应,并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出πγ242Gb s d ≈(G 切变模量,γ层错能)。

5 已知单位位错]011[2a能与肖克莱不全位错]112[6a 相结合形成弗兰克不全位错,试说明:(1)新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量。

(2)判定此位错反应能否进行?(3)这个位错为什么称固定位错?6 判定下列位错反应能否进行?若能进行,试在晶胞上作出矢量图。

(1)]001[]111[]111[22a a a→+ (2)]211[]112[]110[662a a a+→ (3)]111[]111[]112[263a a a→+7 试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为]101[2ab =的螺位错受阻时,能否通过交滑移转移到(111),(111),(111)面中的某个面上继续运动?为什么?8 根据晶粒的位向差及其结构特点,晶界有哪些类型?有何特点属性?9 直接观察铝试样,在晶粒内部位错密度为5×1013/m 2,如果亚晶间的角度为5o ,试估算界面上的位错间距(铝的晶格常数a=2.8×10-10m)。

材基A第二章-晶体缺陷作业

材基A第二章-晶体缺陷作业

材料科学基础A第二章晶体缺陷习题一、名词解释。

(每个2分)能量起伏位错位错线螺位错刃位错混合位错伯氏矢量伯氏回路位错的易动性可滑移面易滑移面滑移攀移晶界相界大角度晶界小角度晶界亚晶界孪晶界共格界面非共格界面界面能内吸附反内吸附二、判断题。

(每小题1分)1、点缺陷是一种热力学平衡的晶体缺陷,随温度的上升空位的浓度增大,故此空位在热力学上是不稳定的。

()2、晶体中随着空位浓度的提高,一般晶体的电阻率升高导电性变差。

()3、柏氏回路的起点任意,故此伯氏回路可以从位错线处开始,其形状和大小任意。

()4、一根不分叉的位错无论形状如何变化它只有一个恒定不变的柏氏矢量。

()5、位错线不能中止于晶体内部,只能中止于晶界、晶体表面或在晶内形成位错环、位错网络或发生位错反应。

6、螺位错在正应力的作用下可进行攀移,在切应力作用下可进行滑移。

()7、在滑移面上因为密排晶向间的间距大则P-N力也大,故此晶体中沿密排方向的位错线最稳定。

()8、基于界面能降低的原理,晶界的平直化和晶粒的长大都是自发过程。

()9、一般的大角度晶界的界面能高于小角度晶界的界面能,而共格界面的界面能高于非共格界面的界面能。

()。

10、晶界处点阵畸变较大,因此晶界具有较高的界面能导致晶面易于被腐蚀。

()三、填空题。

(每空1分)1、晶体中的缺陷按照几何特征可分为:、和三种。

2、空位的基本类型包括空位和空位,其中空位的附近往往存在间隙原子。

3、空位形成能(U v)指的是:,一般的U v越大,空位浓度越。

4、位错是一种线缺陷,按照其几何结构特征可分为型、型和型。

5、伯氏矢量代表了位错线周围点阵畸变量的总和,反映了畸变量的和,而的值越大,位错线周围点阵畸变越严重。

6、刃型位错在的作用下在滑移面上并沿滑移方向进行滑移运动;在垂直于半原子面的作用下发生正攀移运动,即半原子面的。

在垂直于半原子面的作用下发生负攀移运动,即半原子面的。

7、刃型位错滑移运动扫出晶体后,在晶体表面方向产生大小为的滑移台阶,使晶体发生变形。

第四章 晶体结构缺陷习题与解答

第四章 晶体结构缺陷习题与解答

第四章晶体结构缺陷习题与解答4.1 名词解释(a)弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷;(b)刃型位错和螺型位错解:(a)当晶体热振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中,形成间隙原子,而原来位置上形成空位,这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。

如果正常格点上原子,热起伏后获得能量离开平衡位置,跃迁到晶体的表面,在原正常格点上留下空位,这种缺陷称为肖特基缺陷。

(b)滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。

位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。

4.2试述晶体结构中点缺陷的类型。

以通用的表示法写出晶体中各种点缺陷的表示符号。

试举例写出CaCl2中Ca2+置换KCl中K+或进入到KCl间隙中去的两种点缺陷反应表示式。

解:晶体结构中的点缺陷类型共分:间隙原子、空位和杂质原子等三种。

在MX 晶体中,间隙原子的表示符号为MI或XI;空位缺陷的表示符号为:VM或VX。

如果进入MX晶体的杂质原子是A,则其表示符号可写成:AM或AX(取代式)以及Ai(间隙式)。

当CaCl2中Ca2+置换KCl中K+而出现点缺陷,其缺陷反应式如下:CaCl2++2Cl ClCaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为:CaCl2+2+2Cl Cl4.3在缺陷反应方程式中,所谓位置平衡、电中性、质量平衡是指什么?解:位置平衡是指在化合物MaXb中,M格点数与X格点数保持正确的比例关系,即M:X=a:b。

电中性是指在方程式两边应具有相同的有效电荷。

质量平衡是指方程式两边应保持物质质量的守恒。

4.4(a)在MgO晶体中,肖特基缺陷的生成能为6ev,计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。

(b)如果MgO晶体中,含有百万分之一mol的Al2O3杂质,则在1600℃时,MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势?说明原因。

解:(a)根据热缺陷浓度公式:exp(-)由题意△G=6ev=6×1.602×10-19=9.612×10-19JK=1.38×10-23 J/KT1=25+273=298K T2=1600+273=1873K298K:exp=1.92×10-511873K:exp=8×10-9(b)在MgO中加入百万分之一的Al2O3杂质,缺陷反应方程为:此时产生的缺陷为[ ]杂质。

晶体缺陷习题及答案解析

晶体缺陷习题及答案解析

晶体缺陷习题与答案1 解释以下基本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、混合位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克—瑞德源、派—纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、汤普森四面体、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、重合位置点阵、共格界面、失配度、非共格界面、内吸附。

2 指出图中各段位错的性质,并说明刃型位错部分的多余半原子面。

3 如图,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环,并受到一均匀切应力τ。

(1)分析该位错环各段位错的结构类型。

(2)求各段位错线所受的力的大小及方向。

(3)在τ的作用下,该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下,若使此位错环在晶体中稳定不动,其最小半径应为多大?4 面心立方晶体中,在(111)面上的单位位错]101[2ab =,在(111)面上分解为两个肖克莱不全位错,请写出该位错反应,并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出πγ242Gb s d ≈(G 切变模量,γ层错能)。

5 已知单位位错]011[2a 能与肖克莱不全位错]112[6a 相结合形成弗兰克不全位错,试说明:(1)新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量。

(2)判定此位错反应能否进行?(3)这个位错为什么称固定位错?6 判定下列位错反应能否进行?若能进行,试在晶胞上作出矢量图。

(1)]001[]111[]111[22a a a→+ (2)]211[]112[]110[662a a a+→ (3)]111[]111[]112[263a a a→+7 试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为]101[2a b =的螺位错受阻时,能否通过交滑移转移到(111),(111),(111)面中的某个面上继续运动?为什么?8 根据晶粒的位向差及其结构特点,晶界有哪些类型?有何特点属性?9 直接观察铝试样,在晶粒内部位错密度为5×1013/m 2,如果亚晶间的角度为5o ,试估算界面上的位错间距(铝的晶格常数a=2.8×10-10m)。

晶体缺陷习题与答案Word版

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晶体缺陷习题与答案1 解释以下基本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、混合位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克—瑞德源、派—纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、汤普森四面体、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、重合位置点阵、共格界面、失配度、非共格界面、内吸附。

2 指出图中各段位错的性质,并说明刃型位错部分的多余半原子面。

3 如图,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环,并受到一均匀切应力τ。

(1)分析该位错环各段位错的结构类型。

(2)求各段位错线所受的力的大小及方向。

(3)在τ的作用下,该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下,若使此位错环在晶体中稳定不动,其最小半径应为多大?4 面心立方晶体中,在(111)面上的单位位错]101[2ab =,在(111)面上分解为两个肖克莱不全位错,请写出该位错反应,并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出πγ242Gb s d ≈(G 切变模量,γ层错能)。

5 已知单位位错]011[2a 能与肖克莱不全位错]112[6a 相结合形成弗兰克不全位错,试说明:(1)新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量。

(2)判定此位错反应能否进行?(3)这个位错为什么称固定位错?6 判定下列位错反应能否进行?若能进行,试在晶胞上作出矢量图。

(1)]001[]111[]111[22a a a→+ (2)]211[]112[]110[662a a a+→ (3)]111[]111[]112[263a a a→+7 试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为]101[2ab =的螺位错受阻时,能否通过交滑移转移到(111),(111)面中的某个面上继续运动?为什么?1),(118 根据晶粒的位向差及其结构特点,晶界有哪些类型?有何特点属性?9 直接观察铝试样,在晶粒内部位错密度为5×1013/m2,如果亚晶间的角度为5o,试估算界面上的位错间距(铝的晶格常数a=2.8×10-10m)。

晶体缺陷(1)-2006

晶体缺陷(1)-2006
10-8.1
900
10-6.3
1000
10-5.7
(n/N)
空位和间隙原子的平衡浓度随温度 的升高而急剧增加,呈指数关系。
7.1.3点缺陷的移动

晶体中的空位和间隙原子不是固定不动的, 而是处于不断的运动变化之中。由于原子 间能量的不均匀分布,当空位周围的原子 因热振动而获得足够的能量,就有可能迁 移到该空位。
产生过饱和点缺陷的方法
(1)辐照效应 (2)冷加工 (3)高温淬火
高能辐照引起的空位

若将高能粒子(例如中子、质子、α粒子 等)射到金属中(称为辐照),它们与点 阵中的原子发生碰撞,使原子离位而形成 间隙原子和空位(即形成了弗兰克尔缺 陷)。

辐照所产生的缺陷区域是较大的,此区域 呈梨形,中间是空位而外围是间隙原子。 如果温度不是极低的话,有相当一部分空 位的间隙原子会自行复合而消失,但仍有 一部分点缺陷保留下来。

在一定温度时,原子热振动的平均能量是 一定的;但各个原子的能量并不完全相等, 而且经常发生变化,此起彼伏。

在任何瞬间,总有一些原子的能量大到足 以克服周围原子对它的束缚作用,就可能 脱离其原来的平衡位置而迁移到别处。结 果,在原来的位置上出现了空结点,称为 空位。
(a)弗兰克尔空位的形成 (空位与间隙质点成对出现)
4、过饱和点缺陷(如淬火空位、辐照缺陷) 还提高了金属的屈服强度。
(a)弗兰克尔空位的形成 (空位与间隙质点成对出现)
(b)单质中的肖特基空位的形成
空位产生示意图
§7-2 位错的基本知识

一、位错概念的产生
1926年,弗兰克尔发现: 理论晶体模型刚性切变强 度与实验得到的剪切强度 数值相比,相差竟达3~4个 数量级。 这一矛盾曾在很长一段时 期难以得到解释。

材料科学基础ch3_例题(07级)1

材料科学基础ch3_例题(07级)1



第三章 晶体缺陷
例题5. 在图中晶体二维图形,晶格间距a 例题5. 在图中晶体二维图形,晶格间距a,含正刃 位错和负刃位错,( ,(1 围绕两个位错作柏氏回路, 位错和负刃位错,(1)围绕两个位错作柏氏回路, v v b =?;(2)围绕单个作柏氏回路, =?(表明方 ?;(2 围绕单个作柏氏回路, ?(表明方 b 向和强度) 向和强度) 例题解答: 例题解答: • ( 1) 0 •
v • 负刃: 向左,强度a 负刃: 向左,强度a b
右手定则:食指--位错线;中 --位错线 右手定则:食指--位错线; v 指-- b ;拇指—多余半原子面)
v 方右,强度a;( 正刃: (2)正刃: 方右,强度a b
第三章 晶体缺陷 例题6 方形晶体中有两根刃型位错,如下图:( 例题6:方形晶体中有两根刃型位错,如下图:(1)当周围晶 :(1 体中:(a)空位多于平衡值;(b)空位少于平衡值;(c)间隙 体中:( :(a 空位多于平衡值;(b)空位少于平衡值;(c) 原子多于平衡值;( ;(d 间隙原子少于平衡值时, 原子多于平衡值;(d)间隙原子少于平衡值时,位错易于向 何种方向攀移?( ?(2 加上怎样的外力, 何种方向攀移?(2)加上怎样的外力,才能使这两根位错线通 过纯攀移而相互靠拢? 过纯攀移而相互靠拢? 晶体中刃型位错的正攀移( (1)晶体中刃型位错的正攀移(空位迁 移到或间隙原子离开多余半原子面下端, 移到或间隙原子离开多余半原子面下端, 多余半原子面缩小) 多余半原子面缩小)会吸收空位或产生间 隙原子,反之,负攀移( 隙原子,反之,负攀移(间隙原子迁移到 或空位离开多余半原子面下端, 或空位离开多余半原子面下端,多余半原 子面扩大)会吸收间隙原子和放出空位, 子面扩大)会吸收间隙原子和放出空位, )(d 故(a)(d)两种情况下位错易发生正攀 移;(b) (c) 两种情况下位错易发生负攀移 • (2)方形晶体受到如下图所示的压应力 时,会使这两根位错线都发生正攀移而相 互靠拢。 互靠拢。 •

材料科学基础——晶体缺陷(下)(专业课)范文

材料科学基础——晶体缺陷(下)(专业课)范文

一、单选题(共 7 小题,每题 5 分)1、面心立方结构,柏氏矢量为a/2<110>,则数量为?DA、3B、4C、5D、62、由于位错的能力(C )于位错的柏氏矢量b2,因此有:Σ|b前|?=|Σb后|?。

A、大B、小C、正比D、反比3、简单立方结构,柏氏矢量为a<100>,则数量为?CA、1B、2C、3D、44、抽出型层错有几层?AA、1B、2C、3D、45、如果有溶质原子存在,那么材料的强度往往都会(C )。

A、减小B、不变C、增加D、无规律6、肖克莱位错的柏氏矢量(A )于层位错。

A、平行B、垂直C、斜交D、以上都不对7、刚球受力各项同性,那么它的畸变是(A )。

A、球面对称B、球面不对称C、体对称D、体不对称二、多选题(共 6 小题,每题 5 分)1、下列哪项的位错类型包括刃、螺、混?ABA、全位错B、肖克莱位错C、弗兰克位错D、层位错2、下列哪项为本节课题内容?ABCA、位错滑移的动力B、位错滑移的点阵阻力C、位错的线张力D、位错概念的产生3、以下哪项是科垂耳简化模型的假定?ACDA、晶体为连续弹性介质B、晶体存在点阵缺陷C、溶质原子为刚球D、溶质原子所引起的畸变是球面对称的4、在生长及冷却过程中,由于以下哪项将导致局部应力集中,从而导致位错产生?ABCA、温度梯度B、成分不均C、晶体结构变化D、晶体间隙5、塞积群的长度()于n,反比于t。

ADA、正比B、反比C、bD、t6、若()和()允许,溶质原子和位错将向位错附近聚集。

ACA、时间B、空间C、温度D、滑移力三、判断题(共 7 小题,每题 5 分)1、一般来讲,材料当中有微裂纹材料就会扩张。

对错2、形成堆垛层错后,仅仅改变原子间的此紧邻关系。

对错3、科垂耳气团使位错的运动受到限制。

对错4、如果堆垛层错不是发生在整个晶面上,二三终止在晶体内部,则层错与完整晶体的交界处就存在柏氏矢量b不等于点阵矢量的不全位错。

对错5、弗兰克不全位错能够通过点缺陷的运动沿层错面进行攀移。

晶体缺陷习题及答案

晶体缺陷习题及答案

晶体缺陷习题及答案晶体缺陷习题及答案晶体缺陷是固体材料中晶格结构的一种缺陷或不完美。

它们可以是原子、离子、分子或电子的缺陷,对材料的性质和行为有着重要的影响。

在材料科学和固体物理学中,研究晶体缺陷是一项重要的课题。

下面将为大家提供一些晶体缺陷的习题及答案,希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一领域的知识。

习题一:什么是晶体缺陷?请简要描述一下晶体缺陷的种类。

答案:晶体缺陷是指固体材料中晶格结构的缺陷或不完美。

晶体缺陷可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三种类型。

点缺陷包括空位、间隙原子、替位原子和杂质原子等;线缺陷包括位错和螺旋位错等;面缺陷包括晶界、堆垛层错和孪晶等。

习题二:请简要描述一下晶体中的空位缺陷和间隙原子缺陷。

答案:空位缺陷是指晶体中某些晶格位置上没有原子的缺陷。

在晶体中,原子有一定的热运动,有些原子可能会从晶格位置上跳出来,形成空位。

空位缺陷会导致晶体的密度减小,热稳定性降低。

间隙原子缺陷是指晶体中某些晶格位置上多出一个原子的缺陷。

在晶体中,有时会有一些原子占据了本不属于它们的晶格位置,形成间隙原子。

间隙原子缺陷会导致晶体的密度增大,热稳定性降低。

习题三:请简要描述一下晶体中的替位原子缺陷和杂质原子缺陷。

答案:替位原子缺陷是指晶体中某些晶格位置上被其他原子替代的缺陷。

在晶体中,有时会有一些原子替代了原本应该占据该位置的原子,形成替位原子。

替位原子缺陷会导致晶体的晶格常数发生变化,对晶体的性质产生重要影响。

杂质原子缺陷是指晶体中掺入了少量杂质原子的缺陷。

杂质原子可以是同位素原子或不同原子种类的原子。

杂质原子缺陷会导致晶体的导电性、光学性质等发生变化。

习题四:请简要描述一下晶体中的位错和螺旋位错。

答案:位错是指晶体中晶格排列发生错位的缺陷。

位错可以是边界位错或螺旋位错。

边界位错是指晶体中两个晶粒的晶格排列发生错位。

边界位错可以是位错线、位错面或位错体。

边界位错会影响晶体的力学性能和导电性能。

螺旋位错是指晶体中晶格排列呈螺旋状的缺陷。

材料科学基础晶体缺陷 习题终稿

材料科学基础晶体缺陷 习题终稿

第四章晶体缺陷本章的主要内容:晶体中的缺陷,晶体缺陷的分类,晶体缺陷的形成点缺陷:点缺陷的种类,点缺陷的形成,点缺陷的运动,点缺陷的平衡浓度,点缺陷对材料性能的影响位错:位错理论的起源:理论切变强度,位错学说位错的观察位错基本类型及特征:刃型位错,螺型位错,混合位错柏氏矢量:确定方法,柏氏矢量的模,实际晶体中的柏氏矢量,柏氏矢量的特性,位错密度外力场中作用在位错线上的力位错运动:滑移,攀移,位错的应力场、位错的应变能及位错线张力位错间的交互作用:两根平行螺位错的交互作用,两根平行刃位错的交互作用,位错的交割:螺型位错与螺型位错,刃型位错与刃型位错,螺型位错与刃型位错位错的塞积、位错的增殖实际晶体中的位错:单位位错,堆垛层错,不全位错,肖克莱、弗兰克不全位错位错反应及汤普逊四面体位错与溶质原子的交互作用:弹性交互作用,柯垂尔气团,一、填空1 空位是热力学_______________的缺陷,而位错是热力学_____________的缺陷。

2 fcc晶体中单位位错(全位错)的柏氏矢量是_________________;bcc晶体中单位位错(全位错)的柏氏矢量是_________________;hcp晶体中单位位错(全位错)的柏氏矢量是_________________;fcc中Frank位错的柏氏矢量是___________。

3 一根柏氏矢量b=a/2<110>的扩展位错滑出晶体后,在晶体表面产生的台阶的高度为_____________________。

4 在某温度下,晶体中的空位数与点阵数的比值称为__________________。

5 ξ为位错线单位矢量,b为柏氏矢量,则bξ=0时为_______位错,bξ=b时为________________位错,bξ =-b时为______________位错。

6 三根右螺型位错线的正向都指向位错结点,则它们的柏氏矢量之和等于______。

晶体结构缺陷习题[1]

晶体结构缺陷习题[1]
(2) AgBr在适当温度时产生Frankel缺陷时,用缺陷反应表示 为 ,[Agi.]= ;在MgO中形成Schtty缺陷时,缺陷反应式 为 ,V Mg = 。 (3) 少量CaCl2在KCl中形成固溶体后,实测密度值随 Ca2+离子数/K+离子数比值增加而减少,由此可判断其 缺陷反应式为 。
2-4用ZrO2和0.25molCaO 制成固溶体,测得晶胞参数
a0=0.5153nm,密度为=5.184g/cm3, ZrO2为萤石结构,问主要 缺陷形式是何种?
分析:写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式,然后计算相应的 理论密度,最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式。
2、一块金黄色的人造刚玉,化学分析结果认为,是在Al2O3中添加了0.5mol% NiO和0.02mol%Cr2O3。试写出缺陷反应方程(置换型)及化学式。
(4) 写出缺陷反应式 La O CeO 2 (负离子空位 ) 2 3
ZrO 2 (负离子间隙 )
Y2O 3
2-1 (a) 在CaF2晶体中,Frankel缺陷形成能为2.8eV,Schttky缺陷的生成能为
5.5eV,计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度?
(b) 如果CaF2晶体中,含有10-6的YF3杂质,则在1600℃时, CaF2晶体中是热 缺陷占优势还是杂质缺陷占优势?说明原因。
3\简答: 从结构的角度论述,何谓固溶体、置换
固溶体,并讨论置换固溶体的形成条件。

晶体结构缺陷 习题
缺陷习题要点
1、缺陷的分类
2、书写缺陷反应式应遵循的原则 3、缺陷浓度计算 4、固溶体的分类及形成条件 5、研究固溶体的方法
6、非化学计量化合物
1、填空题
(1) 晶体产生Frankel缺陷时,晶体体积 ,晶体密度 ; 而有Schtty缺陷时,晶体体积 ,晶体密度 。一般说离子 晶体中正、负离子半径相差不大时, 是主要的;两种离子半 径相差大时, 是主要的。

第二章晶体结构缺陷复习习题及提纲

第二章晶体结构缺陷复习习题及提纲

习 题1.说明下列符号的含义:V Na ,V Na ’,V Cl ·,.(V Na ’V Cl ·),C aK ·,Ca Ca ,Ca i··2.写出下列缺陷反应式:(1)NaCl 溶入CaCl 2中形成空位型固溶体; (2)CaCl 2溶人NaC1中形成空位型固溶体; (3)NaCl 形成肖脱基缺陷;(4)AgI 形成弗仑克尔缺陷(Ag +进入间隙)。

3.MgO 的密度是3.58克/厘米3,其晶格参数是4.20埃,计算单位晶胞MgO 的肖脱基缺陷数。

4.(a)MgO 晶体中,肖脱基缺陷的生成能为6eV ,计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。

(b)如果MgO 晶体中,含有百万分之一摩尔的A12O 3杂质,则在1600'C 时,MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势,说明原因。

答:1.9×10-51,8.0×10-9 5.MgO 晶体的肖特基缺陷生成能为84kJ /mol ,计算该晶体在1000K 和1500K 的缺陷浓度。

答:6.4X10-3,3.5X10-2 6.非化学计量化合物Fe x O 中,Fe 3+/Fe 2+=0.1,求Fe x O 中的空位浓度及x 值。

答:2.25×10-5;0.956。

7.非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关,如果增大周围氧气的分压,非化学计量化合物Fe 1-X O 及Zn 1+X O 的密度将发生怎么样的变化?增大还是减小?为什么? 8.对于刃位错和螺位错,区别其位错线方向、柏氏矢量和位错运动方向的特点。

9.图2.1是晶体二维图形,内含有一个正刃位错和一个负刃位错。

(a)围绕两个位错柏格斯回路,最后得柏格斯矢量若干? (b)围绕每个位错分别作柏氏回路,其结果又怎样?10.有两个相同符号的刃位错,在同一滑移面上相遇,它们将是排斥还是吸引?11.晶界对位错的运动将发生怎么样的影响?能预计吗? 12.晶界有小角度晶界与大角度晶界之分,大角度晶界能用 位错的阵列来描述吗?13.试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。

晶体结构缺陷部分习题讲解

晶体结构缺陷部分习题讲解

(a)解:根据热缺陷浓度公式:
n N
exp(
E) 2kT
由题意:E=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19J
T1=25+273=298K, T2=1600+273=1873K
298K:
n N
exp(
2
9.612 1019 1.381023
298
)
1.76 1051
1873K:
课程名称:材料科学基础 主讲内容:晶体结构缺陷部分习题讲解
如何计算热缺陷浓度? 如何判断热缺陷与杂质缺陷何者占优势? 如何判断所生成固溶体为填隙型还是置换型?
例1:(a)在MgO晶体中,肖特基缺陷的生成能为6ev,计 算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度;(b)如果MgO晶体 中,含有百万分之一的Al2O3杂质,则在1600℃时,MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势?试通过计算 说明。
1.85 16)
102.81023 g
晶胞体积: V a3 (0.5Байду номын сангаас17 107 )3 0.1591021cm3
晶胞密度:
d1
m V
102.8 1023 0.159 1021
6.47g
/
cm3
如果是生成填隙型固溶体,根据缺陷反应方程有:
2CaO CeO2 CaC'' e Cai 2OO
对于填隙式固溶体,其化学式为 CaxCe1-x/2O2,由 x=0.15, 1-x/2=0.925,,所以填隙型固溶体化学式 Ca0.15Ce0.925O2。有因 为 CeO2 属于萤石结构,晶胞分子数 Z=4,晶胞中有 Ca2+、 Ce4+、O2-三种质点。 晶胞质量:

材料科学基础第3-4章小结及习题课讲解

材料科学基础第3-4章小结及习题课讲解
表示 ,模的大小表示该晶向上原子间的距离。
b a u2 v2 w2 n
六方晶系中: b=(a/n)[uvtw]
同一晶体中,柏氏矢量愈大,表明该位错导致点阵畸变愈 严重,它所在处的能量也愈高。
3.2.3 位错的运动
基本形式:滑移和攀移
滑移(slip):三种位错的滑移过程 攀移(climb):在垂直于滑移面方向上运动,
第三章 晶体缺陷
晶体缺陷分类及特征(几何形态、相对于晶体的尺寸、影响范围) :
1. 点缺陷:特征是三维空间的各个方面上尺寸都很小,尺寸
范围约为一个或几个原子尺度,包括空位、间隙原子、杂质 和溶质原子。
2. 线缺陷:特征是在两个方向上尺寸很小,另外一个方面上
很大,如各类位错。
3. 面缺陷:特征是在一个方向上尺寸很小,另外两个方向上
晶界:属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面 称为晶界。
亚晶界:每个晶粒有时又由若干个位向稍有差异的 亚晶粒所组成,相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界。
确定晶界位置方法: (1)两晶粒的位向差θ (2)晶界相对于一个点阵某一平面的夹角φ。
晶界分类(按θ的大小): 小角度晶界θ<10º 大角度晶界θ>10º
(3)刃型位错标记 正刃型位错用“⊥”表示,负刃型位错用“┬”表示;其
正负只是相对而言。
(4)刃型位错特征: ① 有一额外的半原子面,分正和负刃型位错;
② 可理解为是已滑移区与未滑移区的边界线,可是直线也 可是折线和曲线,但它们必与滑移方向和滑移矢量垂直;
③ 只能在同时包含有位错线和滑移矢量的滑移平面上滑移; ④ 位错周围点阵发生弹性畸变,有切应变,也有正应变;
表面能(γ):产生单位面积新表面所做的功。 表示法:①γ= dw/ds ②γ= T/L (N/m) ③γ= [被割断的结合键数/形成单位新表面]×[能量/每个键] 影响γ的因素: (1)晶体表面原子排列的致密程度。 (2)晶体表面曲率。 (3)外部介质的性质。 (4)晶体性质。

材料科学基础晶体结构缺陷课后答案

材料科学基础晶体结构缺陷课后答案

3-1纯金属晶体中主要点缺陷类型有肖脱基空位和弗兰克空位,还有和弗兰克空位等量的间隙原子。

点缺陷附近金属晶格发生畸变,由此会引起金属的电阻增加,体积膨胀,密度减小;同时可以加速扩散,过饱和点缺陷还可以提高金属的屈服强度。

3-2答:在一定的温度下总是存在一定浓度的空位,这是热力学平衡条件所要求的,这种空位浓度为空位平衡浓度。

影响空位浓度的主要因素有空位形成能和温度。

3-3解:由exp(/)E V C A E kT =-138502201exp(/)111051000exp[()] 6.9510exp(/)29311238.31E V E V C A E kT C A E kT -⨯==-⨯=⨯- 3-4解:6002300112exp(/)11exp[()]exp(/)E V V E V C A E kT E C A E kT kT kT -==-⨯- 56600300121111ln/()8.61710(ln10)/() 1.98573873E V E C E eV C kT kT -=-=⨯⨯-=或190kJ/mol 3-5解:exp(/)e V C A E kT =-exp(/)i i C A E kT '=-由题设,A A '=,0.76, 3.0v i E eV E eV ==, 所以当T=293K 时538exp(/)exp()/exp[(3.00.76)/(8.61710293)] 3.3910exp(/)e V i V i i C A E kT E E kT C A E kT --==-=-⨯⨯=⨯'-当T=773K 时514exp(/)exp()/exp[(3.00.76)/(8.61710773)] 4.0210exp(/)e V i V i i C A E kT E E kT C A E kT --==-=-⨯⨯=⨯'-3-6答:1为左螺旋位错,2为负刃型位错,3为右螺旋位错,4为正刃型位错。

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第四章晶体缺陷
本章的主要内容:
晶体中的缺陷,晶体缺陷的分类,晶体缺陷的形成
点缺陷:点缺陷的种类,点缺陷的形成,点缺陷的运动,点缺陷的平衡浓度,点缺陷对材料性能的影响
位错:位错理论的起源:理论切变强度,位错学说
位错的观察
位错基本类型及特征:刃型位错,螺型位错,混合位错
柏氏矢量:确定方法,柏氏矢量的模,实际晶体中的柏氏矢量,柏氏矢量的特性,位错密度外力场中作用在位错线上的力
位错运动:滑移,攀移,
位错的应力场、位错的应变能及位错线张力
位错间的交互作用:两根平行螺位错的交互作用,两根平行刃位错的交互作用,
位错的交割:螺型位错与螺型位错,刃型位错与刃型位错,螺型位错与刃型位错
位错的塞积、位错的增殖
实际晶体中的位错:单位位错,堆垛层错,不全位错,肖克莱、弗兰克不全位错
位错反应及汤普逊四面体
位错与溶质原子的交互作用:弹性交互作用,柯垂尔气团,
一、填空
1 空位是热力学_______________的缺陷,而位错是热力学_____________的缺陷。

2 fcc晶体中单位位错(全位错)的柏氏矢量是_________________;bcc晶体中单位位错(全位错)的柏氏矢量是_________________;hcp晶体中单位位错(全位错)的柏氏矢量是_________________;fcc中Frank位错的柏氏矢量是___________。

3 一根柏氏矢量b=a/2<110>的扩展位错滑出晶体后,在晶体表面产生的台阶的高度为_____________________。

4 在某温度下,晶体中的空位数与点阵数的比值称为__________________。

5 ξ为位错线单位矢量,b为柏氏矢量,则bξ=0时为_______位错,bξ=b时为________________位错,bξ =-b时为______________位错。

6 三根右螺型位错线的正向都指向位错结点,则它们的柏氏矢量之和等于______。

7设位错运动时引起晶体体积的变化为ϖV,则ϖV=0时为___________运动,ϖVΞ0时为______________运动。

8 在简单立方晶体中,A、B两位错的滑移面和自由表面的交线如图1所示,则A为________型位错,B为_________型位错。

9 fcc晶体中单位位错的柏氏矢量是________________,肖克莱位错的柏氏矢量是____________,弗兰克位错的柏氏矢量是_______________。

10 单位体积中位错线总长度称为________________。

11简单立方晶体、fcc晶体、bcc晶体和hcp晶体中单位位错的柏氏矢量依次是_____________、_______________________、______________________。

12 通常把一个全位错分解为两个________________位错,中间夹一片层错的位错组态称为______________。

13 位错概念和位错模型首先是由_________________等人提出来的。

14 对含刃位错的晶体施加垂直于多余半原子面的压应力有利于______攀移,施加拉应力有助于______攀移。

15. 图1为ABC位错线,AB是_____________位错,BC是________________位错,在切应力作用下,AB_______________运动,BC向______________运动。

16 作用在位错线上的力F d
=_________________________,这个力F d 与位错____________方向。

20 使弗兰克----瑞德源“动作”所需的临界切应力________________________________。

21 位错可定义为_____________________________________________________。

22 位错塞积时障碍物对领先位错的作用力大小为__________________________________。

23 在外加应力作用下,当位错在晶体中滑动时,刃型位错的运动方向与b_____________与 ________________________,与位错线_________________________________。

二、选择
1 层错的边缘一定是________________。

A 肖克莱位错
B 弗兰克位错
C 不全位错
2 在fcc 晶体中,位错反应_______________能进行。

A a/6[112]+a/6[110] a/3[111]
B a/2[10-1] a/6[2-1-1]+a/6[11-2]
3 肖克莱位错具有螺型、刃型和混合型三种,它们能够_______________。

A 攀移
B 交滑移
C 沿滑移面滑移
4 晶体中点缺陷的存在,使电阻________。

A 增大
B 减小
C 不变
5 位错的应变能与其柏氏矢量__________成正比。

A b
B b 2
C b 3
6 fcc 晶体的(111)面按ABCBABCABC ···顺序堆垛时,其中含有________。

A 一片抽出型层错
B 一片插入型层错
C 一片抽出型和插入型层错 7 Shockley 位错__________。

A 只能滑移
B 只能攀移
C 既能滑移又能攀移
8 fcc 晶体中,有根位错线的方向为[-110],b=a/2[110],则此位错_________。

A 不能滑移
B 能滑移
C 能交滑移
9 晶体中一位错环,柏氏矢量为b ,在切应力作用下( )
A 扩大
B 缩小
C 不变
10 滑移线在( )可观察到:
A 光学显微镜
B 电子显微镜
C 肉眼
11 位于fcc 晶格的(001)面上,l=[-110],b=a/2[110]的位错( )
A 能滑移
B 不能滑移
C 能交滑移
12 空位( )过程中重要作用。

A 形变孪晶的形成
B 自扩散
C 交滑移
13 位错线受力方向处处垂直于位错线,在运动过程中是可变的,晶体做相对滑移的方向( )
A 随位错线运动方向而改变
B 始终同柏氏矢量方向一致
C 始终同外力方向一致。

b 图1
三、判断
1 任何位错反应的发生,只需要判断其是否满足热力学条件即可。

()
2 一个位错环不可能处处都是螺位错,也不可能都是刃位错。

()
3 柏氏矢量(b)的方向表示它与位错线的取向和位错的性质(),b的模量∣b∣表示位错线周围点阵畸变程度,即位错的强度();实际晶体中的b都是点阵矢量(),把b=单位点阵矢量的位错称为单位位错();b越大,位错的稳定性越高()。

4 外力场作用在单位长度位错线上的力F=τ b(),此力垂直于位错线(),使位错产生滑移()。

5 金属的层错能越高,越易产生扩展位错。

()
6 晶体中所有缺陷都会产生畸变,因而热力学上都是不稳定的。

()
7 刃型位错与螺型位错均可产生交滑移。

()
8 一条位错线,不管形状如何,均具有唯一的柏氏矢量。

()
9 螺型位错同刃型位错一样都存在多余半原子面。

()
10 位错是柏氏矢量不为零的晶体缺陷。

()
11 纯金属在热力学上实际上是不稳定的。

()
12 理想无缺陷金属在热力学上是稳定的。

()
13 刃型位错与螺型位错均可产生交滑移。

()
14 位错受力方向都是晶体滑移方向。

()。

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