第三章 晶体缺陷习题及作业
(完整word版)晶体中的结构缺陷试题及答案
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)。
晶体缺陷 作业
1、何谓晶体缺陷，晶体缺陷可以分为几类？
2、位错对晶体结构将造成怎样的影响？对晶体的性能将造成什么样的影响？
3、3、点缺陷的平衡浓度及其物理意义是什么？
4、4、位错有哪两种类型，简述它们的几何特点。
5、简述刃型位错和螺型位错在运动形式上的差异。
6、6、判断图中为何种位错，求图中位错的柏氏矢量。
7、7、位错反应的基本条件是什么？指出面心立方（fcc）和体心立方（bcc）中的特征位错
（以最短点阵矢量为柏矢量的位错）,并判断以下位错反应是否可以进行，为什么？
8、8、何谓全位错、不全位错？说明弗兰克不全位错是如何形成的？
9、9、简要说明:(1)刃型位错周围原子的处于怎样的应力状态（为切应力还是正应力，为拉
应力还是压应力）；(2)若有间隙原子存在，则间隙原子更容易存在于位错周围的那些位置？
10、10、判断如下为何种位错？
11、在CaF2晶体中，弗伦克尔缺陷生成能为2.8 eV，肖特基缺陷的生成能为5.5 eV，
计算在25o C和1600o C时热缺陷的浓度。
晶体缺陷作业
1 什么叫肖特基缺陷和弗兰克耳缺陷？用Kroger-Vink 记号分别描述AgBr 中的弗兰克耳缺陷和MgO 中的肖特基缺陷形成的缺陷化学方程，写出ZnO 中掺杂Al 2O 3空位补偿和电子补偿的缺陷化学方程。
2 纯铁的空位形成能为1.5X10-19J/atom ，将纯铁加热至850℃后激冷至室温20℃,若高温下的空位全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。
3 已知铜的晶体结构为fcc,点阵常数a=0.225nm ，切变模量210104-⋅⨯=m N G ，试分别计算柏氏矢量为]121[6
]111[2]111[3]110[2a a a a
的位错应变能。
4在图示的晶体中，ABCD 滑移面上有一个位错环，其柏氏矢量b 平行于AC 。
(1)指出位错环各部分的位错类型；
(2)在图中画出一对能使位错环能在滑移面上发生滑移运动的切应力；
(3)画出该位错环运动移出晶体后，晶体外形的变化。
5在图示的Cu 晶界上有一双球冠形第二相，已知Cu 的大角度晶界能为25.0m J ∙，
(1)分别计算当o o 90,60==θθ时Cu 与第二相之间的相界面能；
(2)讨论它们若处在三个Cu 晶粒的交线上将是什么形状。
（第4题） （第5题）
6 计算并比较体心立方晶体中（100），（110），（111）面的比表面能。
设每对原子键能为ε，点阵常数为a 。
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)。
北京工业版第三章晶体缺陷习题答案
第三章晶体缺陷习题答案3-1解：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解：在一定温度下，晶体处于平衡状态时空位数和构成晶体的原子总数的比值称为晶体在该温度下的空位平衡浓度。
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，这种空位浓度即为空位平衡浓度。
影响空位浓度的主要因素有空位形成能和温度。
当温度一定时，空位形成能越高则空位平衡浓度越低；当空位形成能一定时，温度越高则空位平衡浓度越高。
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 -=-=⨯⨯-=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解：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。
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。
第3章 晶体缺陷 笔记及课后习题详解 (已整理 袁圆 2014.8.6)
第3章晶体缺陷3.1 复习笔记一、点缺陷1．点缺陷的定义点缺陷是在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构正常排列的一种缺陷。
2．点缺陷的特征尺寸范围约为一个或几个原子尺度，故称零维缺陷，包括空位、间隙原子、杂质或溶质原子。
3．点缺陷的形成晶体中，位于点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定限度时，就可能克服周围原子对它的制约作用，跳离其原来的位置，使点阵中形成空结点，称为空位。
离开平衡位置的原子有三个去处：（1）迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，而使晶体内部留下空位，称为肖特基（Schottky）缺陷；（2）挤入点阵的间隙位置，而在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原子，则称为弗仑克尔（Frenkel）缺陷；（3）跑到其他空位中，使空位消失或使空位移位；（4）在一定条件下，晶体表面上的原子也可能跑到晶体内部的间隙位置形成间隙原子图3.1 晶体中的点缺陷（a）肖特基缺陷（b）弗伦克尔缺陷（c）间隙原子4．点缺陷的平衡浓度（1）点缺陷存在的影响①造成点阵畸变，使晶体的内能升高，降低了晶体的热力学稳定性；②由于增大了原子排列的混乱程度，并改变了其周围原子的振动频率，引起组态熵和振动熵的改变，使晶体熵值增大，增加了晶体的热力学稳定性。
晶体组态熵的增值：最小，即式中，Q f为空位形成能，单位为J/mol，R为气体常数，R=8.31J/(mol·K)。
（2）点缺陷浓度的几个特点对离子晶体而言，无论是Schottky缺陷还是Frenkel缺陷均是成对出现的事实；同时离子晶体的点缺陷形成能一般都相当大，故在平衡状态下存在的点缺陷浓度是极其微小的。
二、线缺陷1．位错的定义晶体中某一列或若干列原子有规律的错排。
2．线缺陷的特征在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称一维缺陷。
3．位错（1）位错的分类①刃型位错：晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半排原子面。
晶体结构缺陷习题[1]
![晶体结构缺陷习题[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/7368fba9dd3383c4bb4cd217.png)
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。
2晶体缺习题陷
晶体缺陷作业1、已知银在800℃下的平衡空位数为3.6×1023/m 3，该温度下银的密度3cm /g 58.9=Ag ρ，银的摩尔质量为M Ag ＝107.9g/mol ，计算银的空位形成能。
2、 指出图1中位错环ABCDA 的各段位错线是什么性质的位错？他们在外应力xy τ作用下将如何运动？解：图1原题3、 在图2 所示的晶体中，ABCD 滑移面上有一个位错环，其柏氏矢量b 平行于AC 。
(1) 指出位错环各部分的位错类型。
(2) 在图中表示出使位错环向外运动所需施加的切应力方向。
(3) 该为错环运动出晶体后，晶体外形如何变化？图2A BCD b A BC D bXY Z类似的题 设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。
晶体中有一条位错线de fed ,段在滑移面上并平行AB ，ef 段与滑移面垂直。
位错的柏氏矢量b 与de 平行而与ef 垂直。
试问：1) 欲使de 段位错在ABCD 滑移面上运动而ef 不动，应对晶体施加怎样的应力？ 2) 在上述应力作用下de 位错线如何运动？晶体外形如何变化？解 (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位错线平行。
(2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。
在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b 的台阶。
4、在图3所示的面心立方晶体的（111）滑移面上有两条弯折的位错线OS 和O ´S ´其中O ´S ´位错的台阶垂直于（111），他们的柏氏矢量如图中箭头所示。
(1)判断位错线上割断位错的类型。
(2)有一切应力施加于滑移面，且与柏氏矢量平行时，两条位错线的滑移特征有何差异？图3类似题目：如图3-1表示两根纯螺位错，一个含有扭折，而另一个含有割阶。
郑州大学无机材料科学-试题精选-第3章 晶体缺陷
第３章晶体缺陷试题精选加入时间：简答1、指出图中位错环的各段位错是什么性质的位错，它们在外应力作用下将如何运动？2、在铜单晶的（111）面上有一个的右旋螺位错，式中a=0.36nm,今沿[001]方向拉伸，拉应力为106Pa,求作用在螺位错上的力。
3、在图中位错环ABCDA是通过环内晶体发生滑移而环外晶体不滑移形成的。
在滑移时滑移面上部的晶体相对于下部晶体沿oy轴滑动了距离b1。
此外，在距离位错为d 处有一根垂直于环面的右旋螺位错，其柏氏矢量为b2。
（1）求出和各段位错的类型。
（2）求出对上述各段位错的作用力。
在此力作用下位错环ABCDA将变成什么形状？（3）若位错沿oy方向运动而穿过位错环，请画出交割以后各位错的形状（要求指出割阶的位置和长度。
）（图未画）4、判断下列位错反应能否进行？若能进行，试在晶胞上作出矢量关系图。
(a)(b)(c)(d)(e)。
5、(a)MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev，计算在25°C和 1600°C时热缺陷的浓度。
(b)如果MgO晶体中，含有百分之一mol的Al2O3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。
6、对MgO晶体的缺陷测定生成能为84KJ/mol,计算该晶体在1000K和1500K时的缺陷浓度。
7、非化学计量化合物FexO中，Fe3+/Fe2+=0.1，求FexO中的空位浓度及x值。
8、(a)在MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev，计算在25°C和1600°C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°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。
9、对某晶体的缺陷测定生成能为84千焦/摩尔，计算该晶体在1000K和1500K时的缺陷浓度。
10、非化学计量化合物FexO中，Fe3+/Fe2+=0.1，求FexO中的空位浓度及x值。
晶体缺陷 例题(2013级)
3
2
6
• （4）a[100] a [111] a [1 1 1]
2
2
• 习题解答：
• 根据位错反应的两个条件
• (1) 能 （2）、（3）、（4）均不能。
3-21 解答
第三章 晶体缺陷
第三章 晶体缺陷
3-21 解答（续）
第三章 晶体缺陷
第三章 晶体缺陷 结合第3章和第5章 谈谈晶界的特征及其在塑性变形中的作用
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：（1）当周围晶体 中：（a）空位多于平衡值；(b）空位少于平衡值；(c）间隙原 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，才能使这两根位错线通过纯 攀移而相互靠拢？
• （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， 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（间隙原子迁移到 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， 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
• （3）在足够大的切应力τ作用下， 位错环上部晶体将不断沿x轴方向 运动，下部将沿x轴负方向运动。 根据右手法则，这种运动必然使 位错环个边向位错环的外侧运动， 使位错环扩大。当位错环移出晶 体后，上下两部分晶体相对滑动 一个柏氏矢量b大小的距离，结果 在晶体左右两侧面形成两个相反 的台阶，台阶的宽度为b的大小。
余半原子面的扩大与缩小。 • 交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；
位错增殖
第三章 晶体缺陷
• 例题9. 判断下列位错反应能否进行：
•
（1）
第三章 晶体缺陷习题及作业
（4）求出此两位错的柏氏矢量和。
4、假定有一个b在 [0-10]晶向的刃型位错沿着（100）晶面滑 动，
a)如果有另一个柏氏矢量在[010]方向，沿着（001）晶面上 运动的刃型位错，通过上述位错时该位错将发生扭折还是 割阶？ b)如果有一个b方向为[100]，并在（001）晶面上滑动的螺 型位错通过上述位错，试问它将发生扭折还是割阶？
作业
1 、为什么说空位是热力 学平衡点缺陷？ 2、指出图中ABCDA各个 线段位错线是什么性 质的位错。它们在外 力txy 作用下将如何运 动。 （位错线的方向为顺时针） 图1
b
3、在一个简单立方的二维晶体中，画出一个正刃型位错和一 个负刃型位错。 （1）用柏氏回路求出正、负刃型位错的柏氏矢量； （2）若将正、负刃型位错反向时，其柏氏矢量是否也随之反 （3）具体 移 面 ABCD 平 行 于 晶 体的上下表面，晶体中 有一位错线fed，de段在 滑移面上并平行于AB,ef 段垂直于滑移面，位错 的柏氏矢量b与de平行而 与ef垂直。 （1）欲使de段位错线在 ABCD滑移面上运动而 ef不动，应对晶体施加 怎样的应力？ （2）在上述应力作用下de 段位错线如何运动？晶 体外形如何变化。
5、如图所示立方晶体的滑 移面ABCD平行于晶体 的上下底面，该滑移面 上有一正方形位错环。 如果位错环底各段分别 与滑移面各边平行，其 柏氏矢量b//AB,回答下 列问题： （位错线的 方向为顺时针） （1）认为位错环离开晶 体后，滑移面上产生的 滑移台阶应为4个b,对 吗？为什么？ （2）画出滑移方向.
材料科学基础A第三章习题及答案
材料科学基础A第三章习题及答案3.7写出下列缺陷反应式：(1)NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；(2)CaCl2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)。
答：（1）NaCl Na Ca’+ Cl Cl + V Cl•（2）CaCl2Ca Na• + 2Cl Cl + V Na’（3）O→V Na’ + V Cl·（4）Ag Ag→V Ag’ + Ag i•3.10 (a)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，含有百万分之一摩尔的A12O3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。
解：（a）根据热缺陷浓度公式n/N=exp(-E/2kT)，E=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19J, k=1.38×10-23在25℃时，T=298K：n/N=1.87×10-51，在1600℃时，T=1873K：n/N=8.43×10-9；（b）在MgO中加入百万分之一的Al2O3，Al2O32Al Mg· + V Mg’’ + 3O O，∵ [ V Mg’’]=[Al2O3] ，[Al Mg·]=2[Al2O3]，而[Al2O3]=10-6∴[杂质缺陷]=[ V Mg’’]+[Al Mg·] =3×10-6一般只考虑[ V Mg’’]数，为了比较，只考虑空位缺陷：[杂质缺陷]=[ V Mg’’] =[Al2O3]=10-6>热缺陷浓度8.0×10-9结论：杂质缺陷占优。
3.12 非化学计量化合物Fe x O中，Fe3+／Fe2+=0.1，求Fe x O中的空位浓度及x值。
解：Fe 2O 32Fe Fe · + 3O O + V Fe ’’y 2y y 固溶体化学式：Fe 3+2y Fe 2+1-3y O由：3220.113Fe yFe y++==- 得：y =0.0435 与Fe x O 对比，x =1-3y +2y =1-y ，则x =0.9565 固溶式：Fe 0.9565O ，V Fe ’’数=n =0.0435×N 0个 晶体中正常格点数N ＝(1＋x ) ×N 0=1.9565×N 0个 （注：1为O 的格点，x 为Fe 的格点）2"Fe 1022.2Nn]V [-⨯==3.19 从化学组成、相组成考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。
无机材料科学基础自测题3晶体结构与缺陷
无机材料科学基础自测题3晶体结构与缺陷第3章晶体结构与晶体缺陷一、选择题1、金红石晶体中，所有O2-作稍有变形的立方密堆排列，Ti4+填充了（d）。
A 全部四面体空隙B全部八面体空隙 C 1/2四面体空隙 D 1/2八面体空隙2、SiO2晶体中有（a）种晶型之间的转变属于重建型转变A 3B 4C 53、萤石（CaF2）结构中[CaF8]立方体之间是（ B ）相连的。
A 共顶B 共棱C 共面4、滑石（3MgO·4SiO2·H2O）和高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）分别属于（b ）层状结构的硅酸盐矿物。
A 1：1和2：1B 2：1和1：1 C3：1 和2：15、（c ）相同是形成连续固溶体的必要条件。
A 离子大小B 极化性质C 晶体结构6、Fe1-x O是由于存在（B ）而形成非化学计量化合物。
A 间隙原子B 负离子过剩C 正离子过剩7、非化学计量化合物MO2-x中存在氧空位，在电场作用下形成（ c ）。
A 绝缘体B 孔穴导电C 电子导电8、如果减少周围氧气的分压，Zn1+x O的密度将（ b ）。
A 变小B 增大C 不变9、在UO2晶体中，O2-的扩散是按（C ）机制进行的。
A 搀杂点缺陷B 空位C 间隙10、TiO2在还原气氛中可形成（）型非计量化合物。
A 阳离子填隙B 阳离子空位C 阴离子填隙D阴离子空位11、TiO2在还原气氛中可形成（）型半导体。
A p型B n型12、若有一个变价金属氧化物XO，在还原气氛下形成阴离子缺位型非化学计量化合物，其中金属元素X与氧原子数之比为X：O=1.1：1，则其化学式应为（）。
A X1.1OB XO0.90C XO0.91D XO1.1二、判断题1、MgO不可以生成填隙型固溶体（）。
2、热起伏可以使离子晶体中生成肖特基缺陷（）。
3、置换型固溶体有可能是连续固溶体（）。
4、晶体的位移型转变通常是很快的晶型转变（）。
晶体缺习题陷
晶体缺陷作业1、已知银在800℃下的平衡空位数为3.6×1023/m 3，该温度下银的密度3cm /g 58.9=Ag ρ，银的摩尔质量为M Ag ＝107.9g/mol ，计算银的空位形成能。
2、 指出图1中位错环ABCDA 的各段位错线是什么性质的位错？他们在外应力xy τ作用下将如何运动？图13、 在图2 所示的晶体中，ABCD 滑移面上有一个位错环，其柏氏矢量b 平行于AC 。
(1) 指出位错环各部分的位错类型。
(2) 在图中表示出使位错环向外运动所需施加的切应力方向。
(3) 该为错环运动出晶体后，晶体外形如何变化？图24、在图3所示的面心立方晶体的（111）滑移面上有两条弯折的位错线OS 和O ´S ´其中O ´S ´位错的台阶垂直于（111），他们的柏氏矢量如图中箭头所示。
(1)判断位错线上割断位错的类型。
(2)有一切应力施加于滑移面，且与柏氏矢量平行时，两条位错线的滑移特征有何差异？5、 位错线，位错线的柏氏矢量如图4所示。
设其中一条位错线AB 在切应力作用下发生如图所示的运动，试问交割后两条位错线的形状有何变化？各段位错线的位错类型是什么？(1)交割前，两条刃位错的柏氏矢量相互垂直的情况（图a ）；(2)交割前，两条刃位错的柏氏矢量相互平行的情况（图b ）。
图46、证明面心立方结构中，如果a [100]位错是纯螺位错，下式的反应是可行的：a [110]/2+a [110 ]/2→[100]。
如果是纯刃位错则是不可行的。
若a [110]/2 位错滑移运动，上式反应在哪些面上进行?7、图5表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB 和CD ，距离为x ，他们作F-R 源开动。
(1)这2 个F-R 源增殖时过程，发生交互作用结果？开动临界切应力。
(2)若2 位错是异号位错时，情况又会怎样？O 'OXYZab图51。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、如图所示立方晶体中的 滑 移 面 ABCD 平 行 于 晶 体的上下表面，晶体中 有一位错线fed，de段在 滑移面上并平行于AB,ef 段垂直于滑移面，位错 的柏氏矢量b与de平行而 与ef垂直。 （1）欲使de段位错线在 ABCD滑移面上运动而 ef不动，应对晶体施加 怎样的应力？ （2）在上述应力作用下de 段位错线如何运动？晶 体外形如何变化。
（4）求出此两位错的柏氏矢量和。
4、假定有一个b在 [0-10]晶向的刃型位错沿着（100）晶面滑 动，
a)如果有另一个柏氏矢量在[010]方向，沿着（001）晶面上 运动的刃型位错，通过上述位错时该位错将发生扭折还是 割阶？ b)如果有一个b方向为[100]，并在（001）晶面上滑动的螺 型位错通过上述位错，试问它将发生扭折还是割阶？
作业
1 、为什么说空位是热力 学平衡点缺陷？ 2、指出图中ABCDA各个 线段位错线是什么性 质的位错。它们在外 力txy 作用下将如何运 动。 （位错线的方向为顺时针） 图1
b
3、在一个简单立方的二维晶体中，画出一个正刃型位错和一 个负刃型位错。 （1）用柏氏回路求出正、负刃型位错的柏氏矢量； （2）若将正、负刃型位错反向时，其柏氏矢量是否也随之反 （3）具体写出该柏氏矢量的大小和方向；
5、如图所示立方晶体的滑 移面ABCD平行于晶体 的上下底面，该滑移面 上有一正方形位错环。 如果位错环底各段分别 与滑移面各边平行，其 柏氏矢量b//AB,回答下 列问题： （位错线的 方向为顺时针） （1）认为位错环离开晶 体后，滑移面上产生的 滑移台阶应为4个b,对 吗？为什么？ （2）画出滑移方向.