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
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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。

11、在截面积为1mm2长度为10mm的圆柱形晶体上作用着拉伸力，问：
(1)若在与圆柱体轴线成45°角的晶面上，有一个b=20nm的刃型位错滑出晶体，问晶体产生多大的伸长量？
(2)已知晶体中的位错密度为1014m-2,若全部位错都在45°角的晶面上动动，并且最后滑出晶体，试计算晶体的总变形量和相应的正应变。

12、已知在铜中形成1mol空位所需的能量为83000J，试计算铜从27°C 加热到1027°C 时，空位的平衡浓度增加了多少倍？（振动熵项A＝1）
13、如图所示为一位错环
14、
15、
16、Al2O3在MgO中将形成有限固溶体。

在低共熔温度（1995°C ）约18重量%的Al2O3溶解在MgO中。

MgO单位晶胞尺寸减小。

试预计下列情况的密度变化
(a)Al3+为填隙离子和(b)Al3+为置换离子。

17、(a)设两个同号平行刃型位错出现在同一滑移面上，即其半片原子面是平行的，并终止在垂直于半片原子面的同一平面上，它们之间是否会有引力或斥力？
(b)这是不是压力，张力，还是剪力的结果？
(c)假若它们之间距离增加10倍，则相互作用力将减少或增加多少？
(d)假若刃型位错中的一个被一个螺型位错代换，试描述这两个线缺陷间的相互作用。

18、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Fe1-xO及Zn1+xO的密度将发生怎样的变变化？增大？减小？为什么？
19、如图所示是晶体二维图形，内含有一个正刃型位错和一个负刃型位错。

(a)围绕两个位错作柏格斯回路，最后得柏氏矢量若干？
(b)围绕每个位错作柏格斯回路，其结果又怎样？（图未画）
20、在简单立方结构中，在同一滑移面上画出柏格斯矢量相反的两个平行的螺位错。

并说明这些位错为什么能够吸引在一起而相互抵消。

21、研究在同一水平面上的两个滑移区A和A’如图，随着滑移的进展，当和点接合时，两个滑移区开始合并。

（图未画）
(a)指出靠近和点的两段刃型位错按照反应式合并。

(b)说明当两段螺型位错靠近S和S’点最后合并起来的时候，为什么它们被认为具有相同的（而不是相反的）柏氏矢量。

(c)画一个与如图相似的图，但表示两个滑移过程的联合相当于位错反应。

22、晶格常数等于0.361nm的面心立方晶体，计算其2°的对称倾斜晶界中的位错间距。

23、试阐明固溶体，晶格缺陷和非化学计量化合物三者间的异同点。

列出简明表格比较。

24、在面心立方空间点阵中，面心位置的原子数比立方体顶角位置的原子数多三倍。

原子B溶入原子A的面心立方晶格中形成置换型固溶体，其成分应该是A3B呢还是A2B？为什么？
25、Al2O3在MgO中将形成有限固溶体。

在低共熔温度（1995°C ）时，约有18wt%的Al2O3溶解在MgO中。

MgO单位晶胞尺寸减小。

试预计下列情况下密度的变化
(a)Al3+为填隙离子。

(b)Al3+为置换离子。

26、对磁硫铁矿进行化学分析，按分析数据的Fe/S计算，得出两种可能的成分：Fe1-xS 和FeS1+x，前者意味着是Fe空位的缺陷结构，后者是Fe被置换。

设想一种实验方法以确定该矿物究竟属于哪一类成分。

27、对于MgO、Al2O3和Cr2O3，其正、负离子半径比分别为0.47、0.36和0.40。

Al2O3和Cr2O3形成连续固溶体。

(a)这个结果可能吗？为什么？
(b)试预计，在MgO-Cr2O3系统中的固溶度是有限还是很大的？为什么？
28、计算各个晶体结构中的最大空隙。

(a)萤石（CaF2）结构。

(b)金红石（TiO2）结构。

(c)钙钛矿（CaTiO3）结构。

29、一块金黄色的人造黄玉，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。

30、ZnO是六方晶系，a=3.242,c=5.195,每个晶胞中含2个ZnO分子，测得晶体密度分别为5.74,5.606g/cm3，求这两种情况下各产生什么型式的固溶体？
31、CeO2为萤石结构，其中加入15mol%CaO形成固溶体，测得固溶体密度＝
6.45g/cm3，晶格参数a0=5.417,问主要缺陷形式如何？
32、将晶态固体中发生的结构不完整性列成表格，不必考虑由两个或多个基本缺陷相互作用而引起的二次不完整性如F中心。

在表格中用一句话写出定义，以使教员能估价你
对不完整性的理解程度。

在第三栏指出该不完整性是否是热力学稳定的。