材料科学基础ch3_例题(07级)1

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（4） a [100 ] → ）
a a [111 ] + [1 1 1 ] 2 2
• 习题解答： 习题解答： • 根据位错反应的两个条件 • (1) 能 （2）、（ ）、（ ）均不能。 ）、（3）、（ ）、（ ）、（4）均不能。
第三章 晶体缺陷
本章小结
1、各类缺陷的定义和特征 2、点缺陷的类型和平衡浓度公式 3、线缺陷的类型（刃型、螺型、混合型位错），刃位错、螺位 线缺陷的类型（刃型、螺型、混合型位错），刃位错、 ），刃位错 错和混合位错的判断及其特征。 错和混合位错的判断及其特征。 柏氏矢量的特征， 4、柏氏矢量的特征，柏氏矢量与位错的关系 位错运动及特性、滑移、 交滑移、多滑移、攀移、交割、 5、位错运动及特性、滑移、(双)交滑移、多滑移、攀移、交割、 割价、扭折、 割价、扭折、塞积 位错的应力场、应变能、线张力、 6、位错的应力场、应变能、线张力、作用在位错上的力 位错密度、位错源、位错生成、位错的增殖(F (F7、位错密度、位错源、位错生成、位错的增殖(F-R源、双交滑 移机制等) 位错分解与合成、 移机制等)、位错分解与合成、位错反应 全位错、不全位错、 8、全位错、不全位错、堆垛层错 面缺陷、表面、表面( 界面( 晶界及类型、相界( 9、面缺陷、表面、表面(能)、界面(能)、晶界及类型、相界( 及类型、 能)及类型、孪晶界 10、晶界的特性( 小角度晶界) 10、晶界的特性(大、小角度晶界)
第三章 晶体缺陷 例题解答： 例题解答： • 根据位错的滑移原理，位错滑移 根据位错的滑移原理， 扫过的区域内晶体的上、 扫过的区域内晶体的上、下方相 对于滑移面发生的位移与柏氏矢 量一致， 量一致，切应力方向与柏氏矢量 一致。 一致。 • 刃型位错的柏氏矢量垂直于位错线。当刃型位错线从晶体的左 刃型位错的柏氏矢量垂直于位错线。 侧滑移至右侧时圆形标记相对于滑移面沿垂直于位错线方向错 开了一个原子间距， 的模，其外形变化如图。 开了一个原子间距，即b的模，其外形变化如图。刃位错滑移 的切应力方向垂直于位错线。 的切应力方向垂直于位错线。 • 螺型位错的柏氏矢量平行于位错线。当螺型位错线从晶体的左 螺型位错的柏氏矢量平行于位错线。 侧滑移至右侧时圆形标记沿平行于位错线方向错开了一个原子 间距，如图。螺位错滑移的切应力方向平行于位错线。 间距，如图。螺位错滑移的切应力方向平行于位错线。
第三章 晶体缺陷
第 三 章 例题
第三章 晶体缺陷
第三章 晶体缺陷
第三章 晶体缺陷
例题3 例题 3 ： 在图中的阴影 面 MNPQ 为 晶 体 的 滑 移 面 ， 该 晶 体 的 ABCD 表 面 有 一 圆形标记，它与滑移面 相交，标记左侧有一根 位错线，试问当刃、螺 位错线从晶体的左侧滑 移至右侧时，表面的标 记发生什么变化？并指 出刃、螺位错滑移的切 应力方向。 应力方向。
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。 •
第三章 晶体缺陷 例题解答： 例题解答： • 为右螺位错， 为 （1）AB为右螺位错，CD为 ） 为右螺位错 左螺位错； 为正刃位错 为正刃位错， 左螺位错；BC为正刃位错， DA为负刃位错。 为负刃位错。 为负刃位错
• 右手定则：食指指向位错线方向，中指指向柏氏矢量方向， 右手定则：食指指向位错线方向，中指指向柏氏矢量方向， 指向位错线方向 指向柏氏矢量方向 拇指指向多余半原子面方向 指向多余半原子面方向。 拇指指向多余半原子面方向。 • 左(右)法则来判断：拇指指向螺旋前进的方向，而其余四指 法则来判断 拇指指向螺旋前进的方向， 来判断： 代表旋转方向，凡符合右手法则的称为右螺旋型位错， 代表旋转方向，凡符合右手法则的称为右螺旋型位错，凡符 合左手法则的称为左螺旋位错。 合左手法则的称为左螺旋位错。
第三章 晶体缺陷
• 例题4：已知位错环ABCD的 例题4 已知位错环ABCD的 柏氏矢量为，外应力τ 柏氏矢量为，外应力τ和σ，如 下图所示， ：（1 下图所示，求：（1）位错环 各边是什么位错？（ ？（2 各边是什么位错？（2）设想 在晶体中怎样才能得到这个位 ？（3 在足够大的切应力τ 错？（3）在足够大的切应力τ 作用下，位错环将如何运动？ 作用下，位错环将如何运动？ 在足够大的正应力σ （4）在足够大的正应力σ作用 位错环将如何运动？ 下，位错环将如何运动？
第三章 晶体缺陷
• 例题 判断下列位错反应能否进行： 例题9. 判断下列位错反应能否进行： • •
a a a （1） 2 [10 1 ] + 6 [ 1 21 ] → 3 [11 1 ] ） a a a [100 ] → [101 ] + [10 1 ] （2） ） 2 2
a a a [112 ] + [111 ] → [11 1 ] • （3） ） 3 2 6
第三章 晶体缺陷
本章的知识结构
பைடு நூலகம்
第三章 晶体缺陷
本章知识点
点缺陷平衡浓度计算公式； 1、点缺陷平衡浓度计算公式； 位错类型的判断及其特征； 2、位错类型的判断及其特征；柏氏矢量及其特 柏氏矢量、位错类型、外加切应力、 征；柏氏矢量、位错类型、外加切应力、位错运 动之间的关系；位错的滑移与位错的增殖(F (F动之间的关系；位错的滑移与位错的增殖(F-R源、 双交滑移过程及图示)；位错的滑移所需要的力； 双交滑移过程及图示) 位错的滑移所需要的力； 位错密度和位错反应； 位错密度和位错反应； 晶界与相界、晶界的特征和作用。 3、晶界与相界、晶界的特征和作用。
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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 •
4. 概念和区别概念
第三章 晶体缺陷
第三章 晶体缺陷
例题8 试说明滑移，攀移及交滑移的条件， 例题8：试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程 和结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。 和结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。 例题解答： 例题解答： • • • 滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力 ； 滑移：切应力作用、 台阶。 台阶。 攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散； 攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多 余半原子面的扩大与缩小。 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； 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 • （2）在一个完整的晶体中有 ） 一个正四棱柱贯穿晶体的上下 表面，它和滑移面MNPQ相交 表面，它和滑移面 相交 于ABCDA，将棱柱上部相对于 ， 下部滑移b，棱柱外的晶体不滑 下部滑移 ， 移。 作用下， （3）在足够大的切应力 作用下，位错环上部将不断沿 轴 ）在足够大的切应力τ作用下 位错环上部将不断沿x轴 方向运动，下部将沿x轴负方向运动 轴负方向运动， 方向运动，下部将沿 轴负方向运动，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。 个边向位错环的外侧运动，使位错环扩大。 作用下， 为右螺位错 为右螺位错， 为左 （4）在足够大的正应力 作用下，AB为右螺位错，CD为左 ）在足够大的正应力σ作用下 螺位错，是不动的。位错环的BC、DA将发生攀移。BC为正 螺位错，是不动的。位错环的 、 将发生攀移。 为正 将发生攀移 刃位错， 方向运动； 为负刃位错沿 方向运动。 为负刃位错沿-Y方向运动 刃位错，沿-Y方向运动；DA为负刃位错沿 方向运动。 方向运动