胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(章节题库 晶体缺陷)【圣才出品】

2
2
答：（1）几何条件，
v
b前
=
a [11 1] 3
v
b后
；能量条件，
v
b前
2
=
2a2 3
＞
v b后
2
=
a2 3
。可见，能够进行。
（2）几何条件，
v b前 =a[100]
v b后 ；能量条件，
v2 b前 =
v b后
2
=a2
，两边相等，
可见，不能进行。
7．如图 3-1 所示的两根螺型位错，一个含有扭折，而另一个含有割阶。图上所示的 箭头方向为位错钱的正方向，扭折部分和割阶部分都为刃型位错。（1）若图示滑移面为
三、计算题
1．由 600℃降至 300℃时，锗晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级。试计算锗
晶体中的空位形成能（波尔兹曼常数 κ=8.617×10－5eV/K）
解：由 Cv C0 exp(Q/RT ) ，可得：▏☞•
6
ln10
Q R
1 573
【答案】刃型位错；刃型位错
二、简答题 1．说明柏氏矢量的确定方法，如何利用柏氏矢量和位错线来判断位错的类型？ 答：首先在位错线周围作一逆时针回路，然后在无位错的晶格内作同样的回路，该回 路必不闭合，连接终点与起点即为柏氏矢量。位错线与柏氏矢量垂直的是刃型位错，平行 的是螺型位错。
v 2．立方晶系中，若位错线方向为[001]， b a[110] ，试说明该位错属于什么类型。 答：因位错线方向垂直于柏氏矢量，所以是刃位错。
1 [11 1] ；
3
2
6
（3） 1 [112] 1 [110] 1 [111] 。
6
6
3
答：（1）可以，向右进行。
（2）不可以。
（3）可以，向左进行。
5．某面心立方晶体的可动滑移系为（1）1 1 [110] 。（1）指出引起滑移的单位位错的柏 氏矢量；（2）如果滑移由纯刃型位错引起，试指出位错线的方向；（3）如果滑移由纯螺 型位错引起，试指出位错线的方向；（4）在（2）、（3）两种情况下，位错线的滑移方向 如何？（5）如果在该滑移系上作用一大小为 0.7MPa 的切应力，试确定单位刃型位错和 螺型位错线受力的大小和方向。（点阵常数 a=0.2nm）。
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第 3 章 晶体缺陷
一、填空题
1．某位错的柏氏矢量与其位错线平行，则该错位为________；若柏氏矢量与其位错线 垂直，则该位错为________。
【答案】螺型位错；刃型位错
2．在运动位错的交割中，刃型位错的割阶部分为_________；螺型位错中的扭折部分 属于_________。（选填刃型位错或螺型位错）
答：（1）扭折；（2）割阶。
9．有两个被钉扎住的刃型位错 A-B 和 C-D，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 3-2）。每个位错都可看作 F-R 位错源。试分析在其增殖过程
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答：（1） a[110]/2 。 （2）[112]。 （3）[1 10] 。 （4）分别平行和垂直于柏士矢量－具体指数。 （5）9.9×10－11MN/m，方向垂直于位错线。
6．判断下列位错反应能否进行？
（1） a [10 1] a [121] a [11 1]
2
6
3
（2） a[100] a [101] a [10 1]
8．假定有一个 b 在[00]晶向的刃型位错沿着（100）晶面滑动，（1）如果有另一个伯 氏矢量在[O1O]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？（2）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？
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4．根据位错反应必须满足的条件，判断下列位错反应在 fcc 中能否进行，并确定无外
力作用时的反应方向：
（1） 1 [10 1] 1 [2 1 1] 1 [112] ；
2
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6
（2）
1 [112]
1
[111]
台
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 τc 多大？若两位错 b 相反，
情况又如何？
图 3-2 答：两位错在外力作用下将向上弯曲并不断扩大，当他们扩大相遇时，将于相互连接 处断开，放出一个大的位错环。新位错源的长度为 5x，将之代入，得 F-R 源开动所需的临 界切应力为：
若两个位错 A-B 和 C-D 的 b 相反时，在它们扩大靠近时将相互产生斥力，从而使位 错环的扩展阻力增大，并使位错环的形状发生变化。随着位错环的不断扩展，斥力愈来愈 大，最后将完全抑制彼此的扩展运动而相互钉扎住。
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台
fcc 的（111）面，问这两根位错线段中（指割阶和扭折），哪一根比较容易通过它们自身
的滑移而去除？为什么？（2）解释含有割阶的螺型位错在滑动时是怎样形成空位的。
图 3-1 答：（1）由于扭折处于原位错所在滑移面上，在线张力的作用下可通过它们自身的 滑移而去除。割阶则不然，它与原位错处于不同的面上，fcc 的易滑移面为（111），割阶 的存在对原位错的运动必定产生阻力，故也难以通过原位错的滑动来去除。 （2）1’2’和 3’4’段均为刃型割阶，并且在 1’2’的左侧多一排原子面，在 3’ 4’的右侧多一排原子面，若随着位错线 0’5’的运动，割阶 l’2’向左运动或割阶 3’ 4’向右运动，则沿着这两段割阶所扫过的面积会产生厚度为一个原子层的空位群。
3．若在 MgF2 中溶入 LiF，则必须向 MgF2 中引入何种形式的空位（阴离子或阳离子） ？相反，若要使 LiF 中溶入 MgF2，则须向 LiF 中引入何种形式的空位（阴离子或阳离子）？
答：MgF2 若要溶入 LiF，由 Mg2＋取代 Li＋，则须引入阳离子空位，因为被取代的离 子和新加入的离子，其价电荷必须相等。相反，若要使 LiF 溶入 MgF2，由 Li＋取代 Mg2＋，则须引入阴离子空位，使电荷平衡且不破坏原来的 MgF2 结构。