第二章晶体中的缺陷

第二章 空位与位错

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：

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，派一纳力

位错的弹性性质：直螺错的应力场，直刃错的应力场，混合直位错的应力场 位错的应变能

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

1 填空

1、 在某温度下，晶体中的空位数与点阵数的比值称为__________________。

2、ξ为位错线单位矢量，b 为柏氏矢量，则b ξ =0时为_______位错，b ξ =b时为________________位错，b ξ =-b时为______________位错。

3 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______。

4 设位错运动时引起晶体体积的变化为ϖV ，则ϖV=0时为___________运动，ϖV ≠0时为______________运动。

5 单位体积中位错线总长度称为________________。

6、螺型位错的应力场只有两个相等的_______应力分量，

7、简单立方晶体、fcc 晶体、bcc 晶体和hcp 晶体中单位位错的柏氏矢量依次是_____________、_______________________、______________________。

8 对含刃位错的晶体施加垂直于多余半原子面的压应力有利于______攀移，施加拉应力有助于______攀移。

9 作用在位错线上的力F d =_________________________，这个力F d 与位错____________方

向。

10、 位错可定义为_____________________________________________________。

11在外加应力作用下，当位错在晶体中滑动时，刃型位错的运动方向与b_____________与 ________________________，与位错线_________________________________。

12、位错运动的基本形式有（ ） 和（ ）

13、空位形成中如果离位原子迁移到晶体的外表面或内界面，这种空位称为（ ），如果原子跳入点阵的间隙中，则形成的空位称为（ ）

14、平行的刃位错间发生交互作用时，同号位错间（ ）。异号位错间（ ）。

15、位错间产生位错反应需满足的条件有（ ）和（ ），其中（ ）条件可用来位错反应的可能性，（ ）条件可确定位错反应进行的方向。

16、相界面按照界面上原子排列情况可分为（ ）、（ ）和（ ） 2 选择

1 在fcc 晶体中，位错反应_______________能进行。

A a/6[112]+a/6[110] a/3[111] B a/2[10-1] a/6[2-1-1]+a/6[11-2]

2 肖克莱位错具有螺型、刃型和混合型三种，它们能够_______________。

A 攀移 B 交滑移 C 沿滑移面滑移

3 晶体中点缺陷的存在，使电阻________。

A 增大 B 减小 C 不变

4 把一根右螺型位错线的正方向反向，则此位错_______。

A 变为左螺型位错 B 仍为右螺型位错

5 三个位错及其柏氏矢量如图所示，则b2与b31之和_________。

A 大于b1 B:小于b1 C 等于b1

b1 b2 b3

6 位错的应变能与其柏氏矢量__________

A b B b 2 C b 3

7 fcc 晶体的（111）面按ABCBABCABC ···顺序堆垛时，其中含有________。

A 一片抽出型层错 B 一片插入型层错 C 一片抽出型和插入型层错 8 Shockley 位错__________。

A 只能滑移 B 只能攀移 C 既能滑移又能攀移

9 fcc 晶体中，有根位错线的方向为[-110]，b=a/2[110]，则此位错_________。

A 不能滑移 B 能滑移 C 能交滑移

10 两根具有反向柏氏矢量的刃型位错，分别处于两个平行滑移面上（两滑移面相隔一个原子间距）相向运动后，在相遇处（ ）

A 相互抵消 B 形成一排空位 C 形成一排间隙原子

11 在一块晶体中有一根刃型位错P 和一根相同长度的螺型位错Q ，比较两者能量有( )

A Ep>Ee B Ep

12 位错线受力方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体做相对滑移的方向（ ）

A 随位错线运动方向而改变 B 始终同柏氏矢量方向一致 C 始终同外力方向一致。

13 材料在进行冷加工变形时位错（ ）

A 大量消失 B 增殖 C 重排

14、如果柏氏矢量的模小于该晶向上原子的间距，则该位错称为

A 、单位位错 B 、全位错 C 、不全位错

15、在无外力的情况下，位错线总有自发变为（ ）的倾向

A 、直线 B 、曲线 C 、位错环

3 判断

1、 一个位错环不可能处处都是螺位错，也不可能都是刃位错。（ ）

2、 柏氏矢量（b ）的方向表示它与位错线的取向和位错的性质（ ），b 的模量∣b ∣表示位错线周围点阵畸变程度，即位错的强度（ ）；实际晶体中的b 都是点阵矢量（ ），把b=单位点阵矢量的位错称为单位位错（ ）；b 越大，位错的稳定性越高（ ）。

3 外力场作用在单位长度位错线上的力F=τ b（ ），此力垂直于位错线（ ），使位错产生滑移（ ）。

4刃型位错与螺型位错均可产生交滑移。（ ）

5 一条位错线，不管形状如何，均具有唯一的柏氏矢量。（ ）

6两平行位错的柏氏矢量垂直，则它们之间一定没有交互作用。（ ）

7 螺型位错同刃型位错一样都存在多余半原子面。（ ）

8 纯金属在热力学上实际上是不稳定的。（ ）

9 位错受力方向都是晶体滑移方向。（ ）

10 金属的强度和塑性都受位错运动的控制。（ ）

11、位错的柏氏矢量与其柏氏回路的选择路径无关（ ）

12、螺位错既可以滑移运动又可以攀移运动（ ）

4 名词

空位的平衡浓度，位错，螺旋位错，混合位错，柏氏回路，位错密度，位错反应，，不全位错，层错------层错能，位错增殖-------位错塞积，堆垛层错，弗兰克-瑞德位错源， 共格界面、半共格界面、非共格界面 亚晶界、

5 问答

1、 在Al （铝，fcc ）单晶体中，若（111）面上有一位错b=a/2[1，0，-1]，与（1，1，-1）

面上的位错b=a/2[0，11]发生反应时：

1 写出位错反应方程式，判断位错反应方向。

2 说明新位错的性质，是否可动。

2、简述位错密度与材料性能间的关系

3、用位错模型解释晶体中小角度晶界的形成

4、晶体中的位错环ABCD 如图1所示

（1）指出各段位错线是什么性质的位错

（2）它们在外应力т作用下将如何运动

5、在图2所示的立方系晶体中，ABCD 滑移面上

有一位错环，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） 指出使位错环向外运动所需施加的切应力

的方向

（3）位错环运动出晶体后晶体的外形如何变化。

图1

图2

6、在Fe 中形成1mol 空位的能量为104.675KJ ，试计算从20℃升温至850℃时空位数目增加多少倍？

7、在面心立方晶体的（111）面上有一位错环，其柏氏矢量为[111]方向，判断其类型，并说明其可能的运动方式。