资料-《晶体缺陷与强度理论》.doc

第5页（共5页）本题分数得 分一、 名词解释（25分）1、交滑移：在适当应力作用下,或者当滑移受到障碍时,滑移可以在保持滑移方向不变的条件下由一个滑移面转至另一滑移面,这种现象称为交滑移。 2、割阶：由于位错之间的相互作用，而在位错线上形成的不位于滑移面上的位错台阶，且不会自动消失。就叫割阶3、科垂尔气团：溶质原子的体积与基体原子的体积不相适应而在刃型位错上方或下方集中偏聚的结构为柯氏气团。4、晶界偏析：晶界结构比晶内松散，具有一定的表面效应，溶质原子处在晶内的能量比处在晶界的能量要高，所以溶质原子有自发向晶界偏聚的趋势，这种使得溶质在表面或界面上聚集的现象称为晶界偏析。5、堆垛层错：实际晶体结构中，密排面的正常结构顺序有可能遭到错排或破坏，称为堆垛层错。简称层错。由堆垛层错引起的能量增量，叫层错能，常以单位面积层错能（J /m 2）表示。本题分数得 分二、简答题（60分）1什么是孪生？简述产生孪生变形的条件及孪生变形的作用。在外力作用下,晶体的一部分相对于另一部分,沿着一定的晶面和一定的晶向发生切变.切变之后,两部分晶体的位向以切变面为镜面,呈对称关系.这种变形方式叫孪生。条件：(1)一定晶体有一定的孪生临界分切应力c，只有外加应力在孪生方向上的分切应力达到c才有可能发生孪生；(2)使晶体发生孪生比使之发生滑移的c高得多.因此,滑移系较多的fcc晶体易发生滑移而不易发生孪生;只有在滑移受阻的情况下才发生孪生;滑移系很少的hcp晶体容易发生孪生。孪生变形的作用：靠孪生造成的晶体变形量很小,它最多能提供7-10%的变形量,晶体的变形量大部分是靠滑移提供的.但是,在晶体变形时,孪生往往又是滑移的补充.在滑移系取向变硬,滑移不能进行的情况下,往往通过孪生改变滑移系的取向,使滑移继续进行下去.晶体中的变形,往往是由滑移和孪生两种方式交替进行的。2试用位错理论解释低碳钢的屈服。在低碳钢中溶质或杂质原子造成晶格畸变，溶质原子的应力场和位错应力场会发生交互作用，使溶质原子聚集在位错线附近，形成可垂耳气团。由于这种交互作用，体系的能量处于较低状态，只有在较大的应力作用下，位错才能脱离溶质原子的钉扎，表现为应力-应变曲线的上屈服点；当位错继续滑移时，就不需要开始那么大的力，表现为应力-应变曲线的下屈服点；当继续变形时，应为应变硬化作用的结果，应力又出现升高的现象。3晶体中形成位错的途径有哪些？在凝固过程中形成。树枝状晶体生长相遇后发生碰撞；液体流动时对晶体的冲击，使晶体表面发生错排形成大台阶；浓度起伏造成的点阵常数偏差，以及结晶前沿的障碍物造成的不同部分间的位向差，都会形成位错。由晶体在冷却时形成的局部内应力所造成，在完整的晶体中形成位错，需要极大的应力，其值大致为G/30，相当于理论强度。使整个晶体或某个晶面获得这样大的应力，是不可能的，但是，在晶体冷却过程中，由于温度梯度、成分起伏或结构的变化，使局部晶体形成这样的应力是可能的。在夹杂物周围，由于夹杂和基体的膨胀系数不同，造成二者收缩量不同，以致应力集中而产生位错环，就是一个典型的例子。由空位聚集而形成。在高温时，晶体中空位浓度很高，它们有聚集成片以降低组态能的趋势。晶体中的空位片足够大时，两边晶体塌陷下来，在周围形成位错环。4为什么位错线不可能中断于晶体内部？相交于一点的各位错,同时指向结点或同时离开结点时,各位错的柏氏矢量之和为零,即：=0 （bi是各个位错的柏氏矢量）即若几根位错线相交于一点,其中任一位错的柏氏矢量,等于其它各位错的伯氏矢量之和;朝向结点的各位错的柏氏矢量之和,必等于背离结点的各位错的拍氏矢量之和.所以位错线不可能中断于晶体内部,它或者自成环状回路,或者与其它位错相交于一个结点,或者穿过晶体终止于晶体表面.5简述弥散强化的机制。运动位错与颗粒相遇，由于颗粒阻挡，位错线绕着颗粒发生弯曲，随外加应力增加，弯曲加剧，最终围绕颗粒的位错相遇并在相遇点抵消，在颗粒周围留下一个位错环，位错线继续前进。此过程需要额外做功，同时位错环将对后续位错产生进一步的阻碍作用，材料强度上升。6面心立方单晶体加工硬化三个阶段各有什么特点？阶段(易S阶段)1.只有1个S.S(主S.S)开动(单S系);2.很小,10-4 G,易滑移;3.S.L细长,分布均匀.阶段(线性硬化阶段、快速硬化阶段)1.当第二个S.S(次S.S)动作,就进入阶段,是多系S2.很大,1/300G,曲线成直线;3.S.L分布不均匀,其长度随应变而,后期变到胞状组织(结构).阶段(抛物线型硬化阶段、动态回复阶段)1.出现交S; 2.随应变而,曲线近似抛物线;3.有明显胞状组织.本题分数得 分三、 简述金属强化的几种主要机制（15分）加工硬化: 通过塑性变形增加位错密度导致位错弹性交互作用增强。固溶强化: 通过添加合金元素形成单相固溶体，溶质原子的存在及固溶度的增加，使基体的变形抗力随之增加。弥散强化: 利用基体中弥散分布的第二相粒子阻碍位错运动来提高屈服应力。晶界强化: 减小晶粒尺寸增加晶界阻碍位错运动，使屈服强度提高（细晶强化）服从Hall-Petch关系； s =0+kd- 有序化强