晶体缺习题陷解答

晶体缺陷作业晶体缺陷作业 1 已知银在 800 下的平衡空位数为 3 6 1023 m3 该温度下银的密度 银的摩尔质量为 3 cm g58 9 Ag MAg 107 9g mol 计算银的空位形成能 解 3 6 1023 m3相当于摩尔浓度 6 6 23 23 1074 6 9 107 1058 9 1002 6 106 3 根据公式 2 exp RT G C 所以 1073314 8 2 exp 1074 6 6 G 212450 9J mol G 2 指出图 1 中位错环的各段位错线ABCDA 是什么性质的位错 他们在外应力作用 xy 下将如何运动 答 都是刃型位错 位错线与柏氏矢量垂直 若位错正方向为逆时针方向 则 AB CD 不动 BC 向上滑移 AD 向下滑移 右手定则 AB C D b X Y Z 图 1 3 在图 2 所示的晶体中 ABCD 滑移面上有 一个位错环 其柏氏矢量 b 平行于 AC 1 指出位错环各部分的位错类型 1 点为正刃位错 2 为右旋位错 3 点为负刃位 错 4 点为左旋螺位错 其余为混合位错 2 在图中表示出使位错环向外运动所需施加 的切应力方向 在晶体的上下底面施加一对平行于 b 的切应力 且下底面内的切应力与 b 同向平行 3 该位错环运动出晶体后 晶体外形如何变 化 滑移面下部晶体相对于上部晶体产生与 b 相同 的滑移 并在晶体侧表面形成相应台阶 A BC D b 图 2 4 在图 3 所示的面心立方晶体的 111 滑移 面上有两条弯折的位错线 OS 和 O S 其中 O S 位错的台阶垂直于 111 他们的柏氏矢 量如图中箭头所示 1 判断位错线上割断位错的类型 在两根位错线上 除 1 2 3 4 为刃型位错 其 他为螺位错 2 有一切应力施加于滑移面 且与柏氏矢量平 行时 两条位错线的滑移特征有何差异 OS 上各位错段都可在该滑移面内滑移 O S 上 1 2 3 4 段位错不能运动 其余各 段都可在该滑移面内滑移 O O 21 S S 3 4 1 b 2 b 111 图 3 5 在两个相互垂直的滑移面上各有一条刃型 位错线 位错线的柏氏矢量如图 4 所示 设其 中一条位错线 AB 在切应力作用下发生如图所 示的运动 试问交割后两条位错线的形状有何 变化 各段位错线的位错类型是什么 1 交割前 两条刃位错的柏氏矢量相互垂 直的情况 图 a AB 的形状不变 但 AB 的长度缩短 b2 CD 位错位错上形成刃型割阶 2 交割前 两条刃位错的柏氏矢量相互平 行的情况 图 b 1 AB 位错上形成右螺旋扭折 EF 上位错上 形成左螺旋扭折 A B 2 b 1 b A B 2 b 2 b ab 图 4 6 证明面心立方结构中 如果a 100 位错是纯 螺位错 下式的反应是可行的 a 110 2 a 110 2 100 如果是纯刃位错则是不可行 的 若a 110 2 位错滑移运动 上式反应在哪 些面上进行 解 按照Frank 判据讨论 因为a 110 2 a 110 2 a 100 反应的两端的柏氏矢量平方 和都等于a2 无法确定反应是否能进行 但是 如果 100 位错是纯螺位错 则左端的两 个位错不可能都是纯螺位错 考虑到它们有刃 型分量 它们的能量比螺型的高 即反应 前的能量比反应后的高 所以反应是可行的 同理 如果 100 位错是纯刃位错 则左端 的两个位错不可能都是纯刃位错 考虑到它们 有螺型分量 它们的能量比刃型的低 即 反应前的能量比反应后的低 所以反应是不可 行的 上面的讨论是没有考虑晶体学的具 体情况得出的 事实上 因为面心立方的滑 移面是 111 所以 在 a 110 2 a 110 2 100 反应中 a 110 2 位 错应在 111 上 a 110 2 位错应在 111 面上 两位错反应生成的位错的取向只能是 111 面和 111 面的交线方向 即在 011 方向上 而反应后的位错的柏氏矢量是 100 它永远不可能是纯螺或纯刃位错 7 7 图5表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2 个同号刃位错AB 和CD 距离为x 他们作F R 源开动 1 这2 个F R 源增殖时过程 发生交互作用结 果 开动临界切应力 2 若2 位错是异号位错时 情况又会怎样 图图5 解 a 两个位错是同号 当位错源开动时 两 个位错向同一方向拱弯 如下图 b 所示 在外力作用下 位错继续拱弯 在相邻的位错 段靠近 它们是反号的 互相吸引 如上图 c 中的P 处所示 两段反号位错相吸对消后 原 来两个位错连接一起 即形成AD 位错 余下 一段位错 即BC 位错 这段位错和原来的位 错反号 如上图 d 所示 在外力作用下 BC 位错也作位错源开动 但它的拱弯方向与原来 的相反 如上图 e 所示 两根位错继续拱弯在 如图 f 的O 及O 处再相遇 因为在相遇处它们 是反号的 所以相吸对消 最后 放出一个大 位错环 并回复原来的AB 和CD 两段位错 如上图 g 所示 这 个过程不断重复增值位错 b 两个位错是反号 当位错源开动时 两个位 错向相反方向拱弯 如下图 b 所示 在外 力作用下 位错继续拱弯 在相邻的位错段靠 近 它们是反号的 互相吸引 如下图 c 中的P 处所示 两段反号位错相吸对消后 即 形成AC 和BD 位错 如下图 d 所示 AC 和BD 位错继续滑动 它们在下图 e 的O 及O 处又相遇 在相遇处的位错也是反号的 反号位错相吸并对消 放出一个大位错环 同 时