答案2-晶体缺陷市公开课一等奖省赛课微课金奖课件

第四章晶体中结构缺点及其运动曾世碧-4-17第1页1、何谓晶体缺点，晶体缺点能够分为几类？晶体缺点是指晶体结构不完整，即原子排列偏离完整性区域。晶体缺点分类：

点缺点：特征是三维空间各个方面上尺寸都很小，尺寸范围约为一个或几个原子尺度，又称零维缺点，包含空位、间隙原子、杂质和溶质原子。

线缺点：特征是在两个方向上尺寸很小,另外一个方面上很大，又称一维缺点，如各类位错。

面缺点：特征是在一个方面上尺寸很小,另外两个方面上很大，又称二维缺点，包含表面、晶界、亚晶界、相界、孪晶界等第2页2、位错对晶体结构将造成怎样影响？对晶体性能将造成什么样影响？位错是指晶体中某处一列或若干列原子有规律错排。结构影响：晶格发生很大畸变，长度达几百至几万原子间距，宽约几个原子间距范围内原子偏离平衡位置，有序结构被破坏。性能影响：对晶体生长、扩散、相变、塑性变形、断裂等许多物理、化学性质及力学性质都有很大影响，如：晶体内部产生应力场，晶体范性形变等。第3页3、点缺点平衡浓度及其物理意义是什么？一定温度下，晶格热振动涨落使间隙原子和空位长生运动，引发其产生和复合，经过足够长时间，产生和复合到达一个动态平衡，存在着分布均匀、密度稳定点缺点，该状态下缺点浓度为平衡浓度：物理意义：温度对浓度强烈影响，浓度随温度指数升高。缺点形成能

决定缺点所占百分比，形成能越高，越难形成该缺点。第4页4、位错有哪两种类型，简述它们几何特点。位错分刃型位错和螺型位错两种。刃型位错是指一个完整晶体某晶面以上某处多出半个原子面，晶面像刀刃一样切入晶体，这个多于原子面边缘就是刃型位错。刃型位错几何特点：(1)位错线与其滑移矢量d垂直，刃型位错能够为任意形状曲线。(2)有多出半原子面。刃型位错周围点阵畸变关于半原子面左右对称。畸变区是一个狭长管道。在位错线周围畸变区每个原子含有较大平均能量。(3)习惯上，把多出半原子面在滑移面以上位错称为正刃型位错，用符号“┻”表示，反之为负刃型位错，用“┳”表示。螺型位错是指警觉上半部分已经发生了局部滑移，左边是未滑移区，右边是已滑移区，原子相对移动了一个原子间距，在已滑移区和未滑移区之间有一个很窄过渡区。在过渡区中，原子都偏离了平衡位置，使原子面畸变成一串螺旋面。螺型位错几何特征：(1)螺位错线与其滑移矢量d平行，故纯螺位错只能是直线。(2)螺位错没有多出原子面，它周围只引发切应变而无体应变。(3)据螺旋面不一样，螺型位错分为左螺位错和右螺位错。第5页柏氏矢量确实定方法A、要求位错线指出屏幕（纸面）为正B、在位错周围沿着点阵结点形成右螺旋封闭回路。（柏氏回路）C、在理想晶体中按一样次序作一样大小回路。（不能闭合）D、在理想晶体中从终点到起点矢量即为柏氏矢量。1212341231234111212341231234116、判断图中为何种位错，求图中位错柏氏矢量。右旋螺位错第6页7、位错反应基本条件是什么？指出面心立方（fcc）和体心立方（bcc）中特征位错（以最短点阵矢量为柏矢量位错）,并判断以下位错反应是否能够进行，为何？位错反应条件：(1)几何条件:柏氏矢量守恒性，即：∑b前=∑b后

(2)能量条件:反应过程能量降低——反应驱动力,即：∑︱b前︱²﹥∑︱b后︱²特征位错：面心立方（fcc）:体心立方（bcc）:举例：几何条件：反应前后柏氏矢量守恒能量条件：反应前-反应后-能量降低，总而言之，该反应能够发生。第7页8、何谓全位错、不全位错？说明弗兰克不全位错是怎样形成？全位错：柏氏矢量模等于该晶向上原子间距位错，又叫单位位错。不全位错：柏氏矢量模小于该晶向上原子间距位错弗兰克不全位错形成：在完整面心结构晶体原子密排面{111}面结构中局部抽出或插入一层原子形成，其柏氏矢量为。插入型层错称为正弗兰克偏位错，抽出型层错称为负弗兰克偏位错。第8页9、简明说明:(1)刃型位错周围原子处于怎样应力状态（为切应力还是正应力，为拉应力还是压应力）；(2)若有间隙原子存在，则间隙原子更轻易存在于位错周围那些位置？刃型位错周围原子应力状态：(1)正应力与切应力分量同时存在；(2)对任意一点y>0时：σxx<0压应力，

y<0时：σxx>0拉应力，y=0时：σxx=σyy=0，只有切应力。间隙原子引发晶体体积膨胀，为使总应变能下降，间隙原子必定位于刃位错下方（膨胀区）。第9页10、判断以下为何种位错？刃型位错判断指标:柏氏矢量与位错线相互垂直,详细判断见右图。螺型为错判断指标：柏氏矢量与位错线相互平行。当二者方向一致时，为右螺旋位错，当两个方向相反时为左螺旋位错。第10页12、位错运动有哪两种形式？简述刃型位错和螺型位错在运动形式上差异。位错运动基本形式为滑移和攀移两种。位错滑移是指位错线在滑移面上运动，位错线移动到晶体表面时，位错消失，形成柏氏矢量值大小滑移台阶；位错攀移指在热缺点或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上运动，结果造成晶体中空位或间隙质点增殖或降低。滑移不包括原子扩散，而攀移必须借助原子扩散；外加应力对攀移起促进作用,拉或压应力均促进攀移；高温影响位错攀移，温度升高，原子扩散能力增大，攀移易于进行.刃型位错和螺型位错在运动形式上差异：(1)滑移特征：刃型位错：

∥b、b⊥l、滑移方向⊥l、滑移方向∥b，有单一滑移面;螺位错：

∥b、b∥滑移线、滑移方向⊥l、滑移方向⊥b，非单一滑移面，可发生交滑移。(2)刃位错除了滑移外，还可进行攀移运动。攀移实质是多出半原子面伸长或缩短。螺位错没有多出半原子面，没有正应力，故无攀移运动。只有刃型位错才能发生攀移。第11页13、在简单立方晶体中，假定有一个刃型位错A，其柏氏矢量为b1=a[0-10]，沿着(100)晶面滑移，（1）请在三维晶格图中画出位错A。（2）假如有另一个刃型位错B，柏氏矢量为b2=a[010]方向，沿着（001）晶面上运动，请画出位错B。