中南大学材料科学基础位错课后答案.ppt

1,1解释以下基本概念肖脱基空位、弗兰克耳空位、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、位错反应、扩展位错。位错：以柏氏矢量说明位错密度：vL/V(cm/cm3)；)a1/S(1/cm2）,2,2纯铁的空位形成能为105kJ/mol.将纯铁加热到850后激冷至室温(20)，假设高温下的空位能全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。,3,解答,利用空位浓度公式计算Q=105KJ/molKAv（阿伏加德罗常数）1.3810-236.0210238.314J/mol.K在T1=850(1123K)计算C1后激冷至室温可以认为全部空位保留下来，即在T2=20(293K)计算C2取A1，代入T2，T1及Q，有C1/C2=6.846721013,4,3计算银晶体接近熔点时多少个结点上会出现一个空位（已知：银的熔点为960，银的空位形成能为1.10eV，1ev）?若已知Ag的原子直径为0.289nm，问空位在晶体中的平均间距。1eV1.602*10-19J,解答得到Cve10.35Ag为fcc，点阵常数为a=0.40857nm，设单位体积内点阵数目为N，则N4/a3，？单位体积内空位数NvNCv若空位均匀分布，间距为L，则有=?,5,4割阶或扭折对原位错线运动有何影响？解答：取决于位错线与相互作用的另外的位错的柏氏矢量关系，位错交截后产生“扭折”或“割阶”“扭折”可以是刃型、亦可是“螺型”，可随位错线一道运动，几乎不产生阻力，且它可因位错线张力而消失“割阶”都是刃型位错，有滑移割阶和攀移割阶，割阶不会因位错线张力而消失，两个相互垂直螺型位错的交截造成的割节会阻碍位错运动,6,5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。分析该位错环各段位错的结构类型。求各段位错线所受的力的大小及方向。在的作用下，该位错环将如何运动？在的作用下，若使此位错环在晶体中稳定不动，其最小半径应为多大？,7,解答：如图所示位错类型，其他部位为混合位错各段位错线所受的力：1b，方向垂直位错线在的作用下，位错环扩展在的作用下，若使此位错环在晶体中稳定不动，则Gb/2R，其最小半径应为RGb/2,8,6在面心立方晶体中，把两个平行且同号的单位螺型位错从相距100nm推进到3nm时需要用多少功（已知晶体点阵常数a=0.3nm，G=71010Pa）？解答：两个平行且同号的单位螺型位错之间相互作用力为：F=bGb1b2/2r，b1b2，所以F=Gb2/2rfcc中，b=a110/20.3nm=0.3109m从相距100nm推进到3nm时需要功,9,7在简单立方晶体的（100）面上有一个b=a001的螺位错。如果它(a)被（001）面上的b=a010刃位错交割，(b)被（001）面上b=a100的螺位错交割，试问在这两种情形下每个位错上会形成割阶还是弯折？解答1.弯折：被b=a010刃位错交割，则交截部分位错沿010方向有一段位移（位错线段），此位错线段柏氏矢量仍为b=a001，故决定的新的滑移面为（100），故为扭折。2.同理，被a100的螺位错交割，则沿100方向形成一段位错线段，此位错线段柏氏矢量仍为b=a001，由100与001决定的滑移面为（0-10），故为割阶,10,8一个b=a-110/2的螺位错在（111）面上运动。若在运动过程中遇到障碍物而发生交滑移，请指出交滑移系统。,11,（111）面上b=a-110/2的螺位错运动过程中遇到障碍物而发生交滑移，理论上能在任何面上交滑移，但实际上只能在与原滑移面相交于位错线的fcc密排面（滑移面）上交滑移。故柏氏矢量为a-110/2的螺型位错只能在与相交于-110的111面上交滑移，利用晶体学知识可知柏氏矢量为的螺型位错能在(-1-11)面上交滑移。,12,在fcc晶体的(-111)面上，全位错的柏氏矢量有哪些？如果它们是螺型位错，能在哪些面上滑移和交滑移？,13,如图可知。fcc晶体的(-111)面上全位错的柏氏矢量有a101/2、a110/2和a0-11/2，它们是螺型位错能在原滑移面(-111)面上滑移.理论上能在任何面上交滑移，但实际上在与原滑移面相交于位错线的fcc密排面（滑移面）上滑移。故柏氏矢量为a110/2的螺型位错只能在与相交于110的111面上交滑移，利用晶体学知识可知柏氏矢量为a110/2的螺型位错能在(1-11)面上交滑移。,14,9面心立方晶体中，在(111)面上的单位位错a-110/2，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：（G切变模量，层错能）,15,解答思路,发生位错反应：几何条件：反应前柏氏矢量反应后柏氏矢量能量条件反应前反应后几何条件和能量条件均能满足,16,当两个肖克莱不全位错a-12-1/6和a-211/6之间排斥力F（层错能）时，位错组态处于平衡,夹角60（120）,立方晶系中任意两个晶向u1v1w1与u2v2w2之间夹角,故a-12-1/6和a-211/6之间夹角cos=1/2,故依据位错之间相互作用力,17,位错210题，P116,在面心立方晶体中，（111）晶面和（11-1）晶面上分别形成一个扩展位错：(111)晶面：a10-1/2a11-2/6+a2-1-1/6(11-1)晶面：a011/2a112/6+a-121/6试问：(1)两个扩展位错在各自晶面上滑动时，其领先位错相遇发生位错反应，求出新位错的柏氏矢量；(2)用图解说明上述位错反应过程；(3)分析新位错的组态性质,18,解答,(1)位错在各自晶面上滑动时，领先位错相遇，设领先位错为(111)晶面的a11-2/6和(11-1)晶面的a112/6发生位错反应位错反应为：a11-2/6a112/6a110/3故新位错的柏氏矢量为a110/3,19,图解说明位错反应,平面(111),20,平面(11-1),21,两个平面(h1k1l1)与(h2k2l2)相交后交线，即为晶带轴，设为，满足hu+kv+lw=0关系，可得u+v+w0u+v-w0求得uvw比值1:-1:0,22,（111）面上领先位错a11-2/6,（11-1）面上领先位错a112/6,23,(111)晶面的a11-2/6和(11-1)晶面的a112/6发生位错反应，新位错的柏氏矢量方向为110,24,(111),(11-1),11-2/6,112/6,1-10,110,新位错柏氏矢量方向110与两个滑移面（111）（11-1）的交线1-10垂直，为刃型位错，新位错滑移面为110与1-10决定的平面，即（001）面，不能滑移,25,新位错的组态性质：新位错柏氏矢量为a110/3，而两个位错反应后位错线只能是两个滑移面（111）与（11-1）的交线，即1-10，即：位错线与柏氏矢量垂直，故为刃型位错，其滑移面为110与1-10决定的平面，即（001）面，也不是fcc中的惯常滑移面，故不能滑移。,26,11总结位错理论在材料科学中的应用,27,解答,可以解释实际强度与理论强度差别巨大原因可以解