材料物理_缺陷复习题

(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。

第八章缺陷习题和答案

第八章缺陷习题和答案第八章缺陷习题答案1．为什么形成一个肖脱基缺陷所需能量比形成一个弗仑克尔缺陷所需能量低？[解答] 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他原子的作用能，和晶体内部一个原子与其他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要的能量，可以看成晶体内部一个填隙原子与其他原子的相互作用能，和晶体内部一个原子与其他原子相互作用能的差值。

填隙原子与相邻原子的距离非常小，它与其他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，所以填隙原子与其他原子的相互作用能绝对值，比晶体表面一个原子与其他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。

2．金属淬火后为什么变硬？[解答] 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，会受到其他方向位错的牵制，使位错滑移的阻力大大增加，使得金属变硬。

3．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？[解答] 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。

材料物理

选择题1.下列缺陷属于线缺陷的是位错属于面缺陷的是堆垛层错2在特定应力循环次数时不发生断裂的前提下，材料所能承受的最大应力称为疲劳强度3固溶强化对材料性质的影响描述错误的是合金的电导率高于纯金属4制约超导技术获得应用的关键性能指标是临界温度5下列电子器件中，半导体热电仪不是利用半导体p-n节制成的6在交变电场的作用下，实际电介质电容器的电流超前电压的相位小于90度7不具备亚铁磁性的是ZnO·Fe2O38马氏体相变不属于扩散型相变9过共析钢中奥氏体降温时析出的渗碳体属于重构型相变10具有统计性和球对称性的是径向分布函数11表面存在裂纹的脆性材料可以采用弯曲试验来测定材料的力学性能12下列说法中对冷加工的优点描述错误的是冷加工会增加电导率与耐腐蚀性13半导体最大用途是制成p-n结14下列物性参数中，不是用来描述电介质材料的介电性能的是压电系数15热释电材料不具备的物理性能是铁电性16原子磁矩的空间有序分布使磁矩互相抵消，宏观自发磁化强度为零，描述的是反铁磁体17一定是二级相变的是铁磁相变18描述非晶态金属和合金的结构模型中，较好的是无序密堆硬球模型。

19属于强磁性的是亚铁磁性20关于材料影响铁磁性的因素，说法正确的是温度升高使得Ms Br Hc均降低21不属于半导体的敏感效应的是巴克豪森效应22关于影像材料到典型的因素正确的是一般情况下固溶体的电阻率高于组元的电阻率23下面利用压电材料热释电性能的是红外探测器24关于铁磁性和铁电性，不正确的是都以存在畴结构为充分条件25不属于静载压入法的是肖氏硬度26关于高温蠕变性能，不正确的是蠕变发生机理与应力水平无关填空题1共晶体系具有最低共同熔点2复合材料通常有颗粒增强纤维增强层片增强三种形式3解释金属材料导电现象的理论经历了经典自由电子论量子自由电子论能带理论三个发展阶段4外电场作用下，电介质内部产生的感应偶极距的现象，称为电介质的极化，介电常数反映了电介质材料在电场中极化的特性。

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)。

《材料物理》期末复习题

第一章材料的晶态结构17、18、21、23见作业2.晶体为何有各向异性？晶体各向异性源于其微观结构在不同方向上的差异，即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是晶体的各向异性。

3.面心立方和密排六方点阵的原子都是最密排的，为什么它们形成了两种点阵？（不要求）密排六方和面心立方都是最密排结构，其区别在于二者的原子堆垛顺序不同。

面心立方和密排六方结构的最密排面分别为{111}和（001）.这两种晶面上的原子都是紧密排列的。

同层相邻的三个原子(刚球)的中心形成三角形。

三角形的中心是三个球的间隙，上下相邻层的原子就处于这一间隙形成的“低谷”中，上层或下层原子的球心与原来的三个原子的球心形成正四面体。

如果以某层原子球心所处的位置为A位置，与之相邻的层的原子球心所处的位置为B位置，则第三层的原子球心可处于两种不同的位置，即B层原子形成的“低谷”位置有两种：一种与A位置相同，仅高度不同；另一种与A位置完全不同，将其称为C位置。

第三层原子与第一层原子在不同高度上，位置重合或不重合。

如果堆垛顺序为ABCABCABC······，就形成面心立方。

如果堆垛顺序为ABABABAB······，就形成密排六方。

4.比较晶体、非晶体和准晶体在结构上的异同。

同：晶体长程有序，非晶体短程有序。

晶体与准晶体的原子排列都具有旋转对称性。

异：晶体可看成是相同的单胞按同样的规则堆垛形成。

而非晶体是长程无序的，无单胞，也没有原子排列的对称性。

准晶体是不同的单胞或形状相同取向不同的单胞按一定的规则周期性地重复堆垛形成，是介于晶体和非晶体之间的长程有序结构。

5．从晶体和非晶体的X射线衍射特征的区别解释其结构的区别。

晶体的X射线衍射在特定角度出现尖锐的衍射峰，说明其结构长程有序。

材料物理性能试题及其答案

即消失，而是先消
失一部分，另一部
分逐渐消失，这
材
考料试物
科理目性
能
材
试学料
卷类
A
生班
09
型级级
1-4
注意：1、答案一律写在答题纸；
2、不抄题，写清题号；
3、考试结束后交回试题！
三、名词解释
西安科技大学 2011— 2012 学年第2 学期考试试题（卷）
学院：材料科学与工程学院班级：姓名：学号：
———装订线 ———————— 装订线以内不准作任何标记 ———————— 装订线———
（每题3分，共15 分）： 1、费米能： 2、顺磁体： 3、魏得曼-弗兰兹定律： 4、因瓦效应： 5、弛豫模量：四、简答题（每题6分，共30 分）： 1、阐述导体、半导体和绝缘体的能带结构特点。 2、简述温度对金属电阻影响的一般规律及原因。 3、何谓材料的热膨胀？其物理本质是什么？ 4、物质的铁磁性产生的充要条件是什么？ 5、内耗法测定 α-Fe中碳的扩散（迁移）激活能H 的方法和原理。五、论述题（每题10分，共10 分）： 1、铁磁性材料的技术磁化过程分为哪几个阶段，请用简图表示，在图中标出自发
的。（） 10、宏观
上，弹性模量E代表材料对弹性正应变的抗力；微观上E表征原子间的结合力。（）
1.命题时请尽量采用计算机录入，手写稿必须字迹工整、清晰可辩。审批由系主任负责； 2.考试科目应与教学计划保持一致，不能用简写或别称。考试性质为“考试”或“考查”； 3.试卷类型注明 A\B\C\D等字样，考试地点注明“雁塔”或“临潼”； 4.试题（卷）内容不要超出线格范围，以免影响试题印制和教师评分。

晶体缺陷对器件性能的影响考核试卷

19.以下哪些情况下晶体缺陷可能对器件性能产生正面影响？( )
A.提高特定区域的电导率
B.增强特定波长的光吸收
C.改善热传导路径
D.以上都是
20.在光电子器件中，以下哪些缺陷可能导致光的散射或衰减？( )
A.位错
B.晶界
C.表面粗糙度
D.微观不均匀性
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
9.在集成电路制造中，__________缺陷会导致器件的漏电流增加。
10.通过__________处理可以修复某些类型的晶体缺陷，提高器件的性能。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.晶体缺陷对器件性能的影响总是负面的。（）
2.点缺陷是晶体中缺陷的最主要类型。（）
A.位错
B.晶界
C.表面缺陷
D.热应力缺陷
17.在晶体缺陷的研究中，以下哪些技术可以提供缺陷的原子级别信息？( )
A.透射电子显微镜
B.扫描隧道显微镜
C.原子力显微镜
D. X射线光电子能谱
18.以下哪些因素会影响晶体缺陷的电学活性？( )
A.缺陷类型
B.缺陷浓度
C.缺陷分布
D.缺陷与载流子的相互作用
5.在半导体器件中，__________缺陷会导致载流子散射，从而降低载流子迁移率。
6.透射电子显微镜（TEM）是一种常用于观察和分析__________级别晶体缺陷的仪器。
7.晶体生长过程中的__________梯度会导致热应力，进而产生缺陷。
8.__________是一种特殊的点缺陷，它是由晶体中电荷不平衡引起的。
8.以下哪些因素会影响晶体中缺陷的密度和分布？( )

2.晶体缺陷习题

晶体缺陷习题1.若fcc的Cu中每500个原子会失去一个，其晶格常数为0.3615nm，试求Cu的密度。

2.由于H原子可填入α-Fe的间隙位置，若每200个铁原子伴随着一个H原子，试求α-Fe理论的和实际的密度与致密度（已知α-Fe a=0.286nm，rFe=0.1241nm，rH=0.036nm）。

3.Mg O的密度为3.58g/cm3,其晶格常数为0.42nm，试求每个MgO单位晶胞内所含的Schottky缺陷之数目。

4.Fcc晶体中如下操作好的什么位错，Burgers矢量是什么？(1)抽出(111)面的一个圆片；(2)插入（110）半原子面，此面终止在(111)面上。

5.当刃型位错周围的晶体中含有(a)超平衡的空位、(b)超平衡的间隙原子、(c)低于平衡浓度的空位、(d)低于平衡浓度的间隙原子等四种情形时，该位错将怎样攀移？6.指出下图中位错环ABCDA的各段位错线是什么性质的位错？它们在外应力τxy 作用下将如何运动？在外应力σyy 作用下将如何运动?7.下图是一个简单立方晶体，滑移系统是{100}<001>。

今在(011)面上有一空位片ABCDA，又从晶体上部插入半原子片EFGH，它和(010)面平行，请分析：(1) 各段位错的柏氏矢量和位错的性质；(2) 哪些是定位错？哪些是可滑位错？滑移面是什么？(写出具体的晶面指数。

)(3) 如果沿[01]方向拉伸，各位错将如何运动？(4) 画出在位错运动过程中各位错线形状的变化，指出割阶、弯折和位错偶的位置。

(5)画出晶体最后的形状和滑移线的位置。

8. 晶体滑移面，有一圆形位错环如图所示。

问：(1) 晶体滑移面的上部晶体外加切应力方向和Burgers矢量同向或反向时，位错环向外滑移？(2) 位错环平衡半径和外加切应力的关系式。

9. 同一滑移面上有二段Burgers矢量相同异号刃型位错（AB，CD位错线方向相反），位错线处在同一直线上，每段位错线长度x, 相距x。

晶胞缺陷和掺杂的高中的题目

选择题下列关于晶胞缺陷的说法中，正确的是：A. 晶胞缺陷都会降低晶体的硬度B. 点缺陷是晶胞中原子或离子的缺失或多余（正确答案）C. 线缺陷和面缺陷对晶体的性质无影响D. 所有晶体中都存在晶胞缺陷在晶体中，掺杂其他元素的主要目的是：A. 增加晶体的密度B. 改变晶体的颜色（正确答案）C. 降低晶体的熔点D. 提高晶体的导电性下列哪种缺陷属于面缺陷？A. 空位B. 间隙原子C. 堆垛层错（正确答案）D. 位错线掺杂半导体材料时，通常选择的元素是：A. 与原半导体元素同族的元素B. 与原半导体元素同周期的元素C. 价电子数不同于原半导体元素的元素（正确答案）D. 金属元素下列关于晶体缺陷的说法中，错误的是：A. 晶体缺陷会影响晶体的物理性质B. 晶体缺陷可能由晶体生长过程中的条件变化引起C. 所有的晶体缺陷都会对晶体的性能产生不利影响（正确答案）D. 晶体缺陷可以通过特定的处理方法进行修复在硅晶体中掺杂磷元素，形成的半导体类型是：A. P型半导体B. N型半导体（正确答案）C. 本征半导体D. 绝缘体下列哪种方法可以用来检测晶体中的缺陷？A. X射线衍射（正确答案）B. 核磁共振C. 红外光谱D. 质谱法关于掺杂对半导体导电性的影响，下列说法正确的是：A. 掺杂一定会提高半导体的导电性B. 掺杂一定会降低半导体的导电性C. 掺杂可以调控半导体的导电类型（正确答案）D. 掺杂对半导体的导电性无影响在晶体生长过程中，哪种因素最可能导致线缺陷的产生？A. 温度波动B. 压力变化C. 杂质掺入D. 生长速率的突然改变（正确答案）。

材料物理题库

一、单选题）1、点缺陷的浓度增加不会引起下列哪些物理量的变化？（）A、电阻B、体积C、扩散系数D、熔点答案：D2、下列不同处理方式对材料力学性能强化作用正确的是。

（）A、淬火>退火>冷加工B、冷加工>退火>淬火C、淬火>冷加工>退火D、冷加工>淬火>退火答案：C二、判断题1、位错只是一种理论模型，并没有实际观察到。

（）答案：错2、两相晶格错配度大于0.25的相界面称为非共格相界。

（）答案：对3、晶体化学缺陷从热力学角度看无法彻底消除。

（）答案：错4、任何金属在熔点附近的原子空位形成能都处于同一数量级。

（）答案：对5、晶体的强度取决于塑性变形的阻抗，塑性变形的阻抗取决于位错运动的难易程度。

（）答案：对6、点缺陷是晶体热平衡状态下唯一的点阵缺陷。

（）答案：对三、名词解释1、晶体缺陷：答案：晶体中偏离理想结构的区域。

2、共格界面：答案：界面上的原子为界面两侧原子共有。

3、表面弛豫：答案：表面原子或离子仍保持原晶胞的结构，但原子间距发生改变的现象。

4、刃型位错：答案：柏氏矢量与位错线垂直的位错。

5、线缺陷：答案：指在两个方向上的尺寸都很小，而另一个方向相对很长的点阵缺陷，也称一维缺陷。

6、点阵缺陷：答案：指原子排列处于几何上的混乱状态，而与构成晶体的元素无关的缺陷。

7、点缺陷：答案：指在x,y,z方向的尺寸都很小（相当于原子尺寸）的点阵缺陷，也称零维缺陷。

8、螺型位错：答案：柏氏矢量与位错线平行的位错。

9、柏氏矢量：答案：以符号b表示，代表的是晶体局部错动的大小和方向。

10、位错：答案：晶体中数列原子发生有规律的错排。

11、孪晶：答案：两部分晶体沿一定的晶面呈对称关系。

12、化学缺陷：答案：由局部的成分与基体不同导致的缺陷。

13、晶界：答案：取向不同的两晶体之界面。

14、辐照损伤：答案：用高能粒子照射材料，在材料中导入大量空位和间隙原子，引起材料损伤。

15、非共格界面：答案：如果界面两侧的原子分属不同点阵，则称该界面为非共格界面。

晶体缺陷习题与答案Word版

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。

材料物理习题答案2 缺陷和表面

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？
位错反应的条件：
(1)几何条件:柏氏矢量守恒性，即：∑b前 = ∑b后 (2)能量条件:反应过程能量降低——反应驱动力,
即：∑︱b前︱²﹥∑︱ b后︱ ²
Hale Waihona Puke 贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之
关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2．第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段
江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。
会员免费下载关于“醉翁”与“六一居士”：初谪滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，

材料物理化学第四章晶体的点缺陷与线缺陷习题

此非化学计量化合物的组成为： Fe 已知：Fe3+/Fe2+＝0.1 则： ∴ α ＝ 0.044 ∴x＝2α+(1－3α)＝1－α＝0.956 又：∵[V
3+
Fe
O
]＝α ＝ 0.044
正常格点数 N＝1+x＝1+0.956＝1.956
∴空位浓度为
9、非化学计量氧化物 TiO2-x 的制备强烈依赖于氧分压和温度：（a）试列出其缺陷反应式。（b）求其缺陷浓度表达式。解：非化学计量氧化物 TiO2-x，其晶格缺陷属于负离子缺位而使金属离子过剩的类型。（a）缺陷反应式为：2Ti Ti?/FONT> O2↑→2 OO→ + +3OO
由题意 △G=6ev=6× 1.602× 10-19=9.612× 10-19J K=1.38× 10-23 J/K T1=25+273=298K T2=1600+273=1873K 298K： exp =1.92× 10-51
1873K：
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：
CaCl2 中 Ca2+进入到 KCl 间隙中而形成点缺陷的反应式为： CaCl2 +2 +2ClCl
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。
其中 R=8.314J/mol· K =6.4× 10-3
当 T1=1000K 时，

固体物理习题参考解答缺陷

固体物理习题参考解答缺陷1. 设U f 为费仑克尔缺陷形成能证明在温度T 时，达到热平衡的晶体中费仑克尔缺陷的数目为：n f ＝NN 1e u f k b t -2 式中N 和N ‘分别为晶体的原子格点总数和间隙位置数，解：已知 N ：晶体的原子格点数， N ‘：间隙位置数U f ＝U 1+U ’其中U 1：空位形成能 U ‘：填隙缺陷形成能可知，温度为T 时，某一格点上形成空位的几率为 n Ne U K b T 11=- (1) 某一间隙位置上形成填隙原子的几率为n N e U K b T ''1=- (2) 费仑克尔缺陷是形成填隙原子一空位对，即n 1＝n ’=U f其几率为(1)×(2): T b K e NN n n )'U 1U (111+-=⋅⋅ 又∵U 1+U 1=U f ∴ n f =NN 1e U f K b T -22. 已知某晶体肖特基缺陷的形成能是1ev ，问温度从T ＝290K 到T ＝1000K 时，肖特基缺陷增大多少倍？解：由式 n 1=N eU K b T -11 n 2=N e U K b T -12α=n n 21=e U K b T T --12111()=)11(121T T b K U e - 代入数据：U 1＝1ev ≈1.60×10-19(J) T 1=290K K B =1.38×10-23(J/K) T 2=1000Kα=exp 16010138101290110001923..⨯⨯-⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎤⎦⎥--≈exp(28.4)= 2.1×１０１２(倍) the end 3. 已知铜金属的密度为8.93g/cm 3，原子量为63.54，它在1000K 及700K 时自扩散系数分别为1.65×10-11及3.43×10－15 cm 2/s ，又知空位邻近的原子跳入空位必须克服的势垒高度为0.8ev 。

晶体缺陷及固态相变复习题

第一部分：晶体缺陷晶体缺陷：晶体中原子排列的不规则性及不完整性。

晶体缺陷的种类：点缺陷、线缺陷、面缺陷。

一、点缺陷定义：缺陷尺寸在三维方向上都很小且与原子尺寸相当的缺陷，称为点缺陷。

1点缺陷的类型：空位、间隙原子、异类原子。

2点缺陷与扩散的关系：⎪⎩⎪⎨⎧−→−−→−弥扩散异类原子自扩散间隙原子空位 3点缺陷对性能的影响：点缺陷的存在，使得金属的电阻增加，体积膨胀，密度减小，使离子晶体的导电性改善。

过饱和点缺陷，如淬火空位、辐照缺陷，还可以提高金属的屈服强度。

4获得过饱和点缺陷的方法：辐照、高温淬火。

二、线缺陷1定义：线缺陷在两个方向上尺寸很小，另外一个方向上延伸较长，也称为一维缺陷，如各类位错。

位错：位错是晶体排列的一种特殊组态，晶体中沿某一原子面及某一原子方向发生了某种有规律的错排现象；位错是伯氏矢量不为零的晶体缺陷。

2位错的三种基本类型：刃型位错、螺型位错和混合位错。

它们与柏氏矢量的关系：刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直。

螺型位错：柏氏矢量与位错线平行。

混合位错：柏氏矢量与位错线既不平行也不垂直，而是与位错线相交成任意角度。

3位错的运动形式或方式有哪些？位错的基本运动形式是滑移，此外，刃型位错还有攀移，螺型位错还有交滑移。

刃型位错在垂直于滑移面方向的运动称为攀移。

对于螺型位错，由于所有包含位错线的晶面都可成为其滑移而，因此，当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。

4扭折、割阶的定义；割阶对位错运动有什么影响？一个运动的位错线，特别是在受到阻碍的情况下，有可能通过其中一部分线段（n个原子间距）首先进行滑移。

若由此形成的曲折线段就在位错的滑移面上时，称为扭折；若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，则称为割阶。

扭折与原位错线在同一滑移面上，可随主位错线一道运动，几乎不产生阻力，而且扭折在线张力作用下易于消失。

但割阶则与原位错线不在同一滑移面，故除非割阶产生攀移，否则割阶就不能随主位错线一道运动，成为位错运动的障碍，通常称此为割阶硬化。

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。

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______。

材科基考点强化(第4讲--缺陷)

材科基考点强化(第4讲--缺陷)本章特点本章的中心内容就是各种缺陷的分类，特性，相互作用以及对材料的影响。

重点是位错的理解。

出题形式本章内容试题的题型有选择题、简答题、此类试题的容量和难度都不会太大，以记忆知识为主，比较简单。

但还有综合性质的计算题，这类题目难度较大，需要对于知识有更深入的掌握，理解和运用。

主要考点考点1：晶体缺陷的分类考点2：空位浓度的计算考点3：点缺陷的分类和形成考点4：点缺陷对于材料性能的影响考点5：位错的一些基础知识:位错分类，柏氏矢量，滑移方式考点6：位错的运动与增殖考点7：位错的相互作用考点8：扩展层错考点9：位错应力场考点10：位错与点缺陷和面缺陷的交互作用考点11：全位错，不全位错考点12：位错反应考点13：面缺陷的分类考点14：晶界考点15：相界考点1：晶体缺陷的分类例1：什么是晶体缺陷？按照晶体缺陷的几何组态，晶体缺陷可分为哪几类？例2：缺陷的特征是（）。

A．不随外界条件的改变而变动，也不会合并和消失B．随着各种条件的改变而不断变动，它们运动，发展以及会产生交互作用、合并和消失。

C．随着各种条件的改变而不断变动，但不产生交互作用，不会合并和消失考点2：空位浓度的计算（1）已知温度T，求形成能。

例：由600℃降温到300℃时，锗晶体中的空位平衡浓度降低了6个数量级。

试计算锗晶体中的空位形成能（玻尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K）。

（2）已知形成能，求温度T。

例：计算某金属的空位浓度比室温（300K）空位浓度大1000倍时的温度。

已知Cu的空位形成能力为1.7×1019J/mol。

（3）求点缺陷数目例1：已知空位形成能是1.08eV/atom，铁的原子量是55.85，铁的密度是7.65g/cm3，阿伏加德罗常数N A=6.023×1023，玻尔兹曼常数k=8.62×10-5eV/atom-K，请计算1立方米的铁在850℃下的平衡数目。

材料物理-晶体缺陷-作业题

《材料物理》课程
第一部分：晶体缺陷作业题
1. 如图1所示，某晶体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的作用。

（1）分析各段位错线的类型，所受力的大小并确定其方向。

（2）在τ的作用下，若要使它在晶体中稳定不动，其最小半径为多大？
图1
2. 有两个被钉扎住的刃型位错AB 和CD ，它们的长度x 相等，且具有相同的b,而b 的大小和方向相同（图2）。

每个位错都可看做F-R 位错源。

试分析在其增殖过程中二者间的交互作用。

若能形成一个大的位错源，使其开动的τ c 需多大？若两位错b 相反，情况又如何？
图2
3. 若面心立方晶体中有b =2a [101]的单位位错及b =6
a [121]的不全位错，此二位错相遇产生位错反应。

（1）此反应能否进行？为什么？
（2）写出合成位错的柏氏矢量，并说明位错的类型。