材科基考點強化(第4講_缺陷)

1、本章特點 本章的中心容就是各種缺陷的分類， 特性，相互作用以及對材料的影響。 重點是位錯的理解。出題形式 本章容試題的題型有選擇題、 簡答題、 此類試題的容量和難度都不會太大， 以記憶知識為主， 比較簡單。但還有綜合性質(zhì)的計算題，這類題目難度較大，需要對于知識有更深入的掌握， 理解和運用。主要考點考點 1：晶體缺陷的分類考點 2：空位濃度的計算考點 3：點缺陷的分類和形成考點 4：點缺陷對于材料性能的影響考點 5：位錯的一些基礎(chǔ)知識 :位錯分類，柏氏矢量，滑移方式考點 6：位錯的運動與增殖考點 7：位錯的相互作用考點 8：擴展層錯考點 9：位錯應(yīng)力場考點 10：位錯與點缺陷和面缺陷的交互作用考

2、點 11：全位錯，不全位錯考點 12：位錯反應(yīng)考點 13：面缺陷的分類考點 14：晶界考點 15：相界考點 1：晶體缺陷的分類例 1 ：什么是晶體缺陷？按照晶體缺陷的幾何組態(tài)，晶體缺陷可分為哪幾類？例 2 ：缺陷的特征是（）。A 不隨外界條件的改變而變動，也不會合并和消失B 隨著各種條件的改變而不斷變動，它們運動，發(fā)展以及會產(chǎn)生交互作用、合并和消 失。C.隨著各種條件的改變而不斷變動，但不產(chǎn)生交互作用，不會合并和消失考點 2：空位濃度的計算（1 ）已知溫度T,求形成能。例：由600C降溫到300C時，鍺晶體中的空位平衡濃度降低了6個數(shù)量級。試計算鍺晶體中的空位形成能（玻爾茲曼常數(shù)k=1.38

3、X1O-23J/K）。（2）已知形成能，求溫度T。例：計算某金屬的空位濃度比室溫（300K）空位濃度大1000倍時的溫度。已知 Cu的空位形成能力為1.7 1019J/mol。（ 3）求點缺陷數(shù)目例1:已知空位形成能是 1.08eV/atom,鐵的原子量是 55.85，鐵的密度是7.65g/cm3，阿 伏加德羅常數(shù) Na=6.023氷023，玻爾茲曼常數(shù) k=8.62 xi0-5eV/atom-K，請計算1立方米的鐵 在850 C下的平衡數(shù)目。例2:鋁的密度是2.69g/cm3，假設(shè)其中只有肖脫基空位，求空位濃度。（阿伏加德羅常數(shù)6.02 X1023,鋁的原子量是 26.96，鋁的點陣常數(shù) 0

4、.4049nm）考點 3：點缺陷的分類和形成例 1 ：下面關(guān)于 Schottky 和 Frenkel 缺陷的表述中，錯誤的為（）。A Schottky 缺陷同時包含空位和間隙原子B Frenkel 缺陷的形成能通常較 Schottky 缺陷大C.同溫度下，通常 Schottky缺陷的濃度大于 Frenkel缺陷例 2：弗倫克缺陷是（）。A 原子移到表面外新的位置，原來位置則形成空位B .原子離開平衡位置后，形成間隙原子，而原來位置上形成空位，成對產(chǎn)生C.正、負(fù)離子的二元體系，原子移到表面新的位置，原來位置空位成對出現(xiàn) 例 3：純金屬中主要的點缺陷有哪些，簡述其可能的產(chǎn)生原因。例 4：過飽和點缺

5、陷產(chǎn)生的原因有 、 、 。例 5：什么是空位平衡濃度？為什么說空位是一種熱力學(xué)上平衡的缺陷？考點 4：點缺陷對于材料性能的影響例 1：純金屬中溶入另一組元后（假設(shè)不會產(chǎn)生新相）會帶來哪些微觀結(jié)構(gòu)上的變化？ 這些變化如何引起性能上的變化？例 2：為什么固溶體的強度常比純金屬高？例 3：冷變形使金屬中產(chǎn)生大量的空位、位錯等晶體缺陷，對置換固溶體中的擴散過程 而言，這些缺陷的存在將導(dǎo)致（）。A 阻礙原子的移動，減慢擴散過程B 對擴散過程無影響C.有時會加速擴散，有時會減弱擴散D .加速原子的擴散過程考點4:位錯的一些基礎(chǔ)知識：位錯分類，柏氏矢量，滑移方式例 1：簡述位錯、位錯線和柏氏矢量（ bv ）

6、的概念，并論述柏氏矢量和位錯線的相對關(guān) 系。例 2：名詞解釋：刃型位錯。例 3：判斷題：位錯屬于線缺陷，因為它的晶格畸變區(qū)為一條幾何線。例 4：判斷題：位錯屬于線缺陷，但它實際上是一個晶格畸變的管道區(qū)域。例 5 ：名詞解釋：晶格摩擦力。例 6：一根位錯環(huán)能否各部分都是螺型位錯或都是刃型位錯？請說明之。例 7：名詞解釋：交滑移。v例&在位錯發(fā)生滑移時, 請分析刃位錯、螺位錯和混合位錯的位錯線 I與柏氏適量v、 外加切應(yīng)力T與柏氏矢量b、外加切應(yīng)力T與位錯線I之間的夾角關(guān)系，及位錯線運動方向?？键c 5：位錯的運動與增殖例 1：位錯在晶體中運動的方式有 和，金屬晶體塑性變形方式有 和 。例 2：名詞

7、解釋：多滑移。例 3：名詞解釋：攀移。例 4：能產(chǎn)生交滑移的位錯必然是 位錯。例 5：位錯滑移應(yīng)滿足（）。A.有切應(yīng)力作用在位錯滑移面上，且垂直于其B矢量方向，位錯才會運動或者趨于運動B 矢量方向，位錯才會運動或者趨于運B 矢量方向，位錯才會運動或者趨于運B 有壓應(yīng)力作用在位錯滑移面上，且垂直于其 動C.有切應(yīng)力作用在位錯滑移面上，且平行于其 動例 6：論述位錯的運動方式、條件及其對材料變形的影響。例7 :如圖所示，四方形單晶體中有一矩形位錯環(huán)ABCD，其各段分別平行于 x軸和y軸，其柏氏矢量平行于 x軸。（1）寫出各位錯段的位錯類型； （2）寫出 AD 段與 BC 段單位長度位錯線間的相互作

8、用力的大小及方向；（3）寫出AB段與DC段單位長度位錯線間的相互作用力的大小及方向；（4） t所造成的一對切應(yīng)力-較，該切應(yīng)力作用在各位錯段單位長度上力的大小及方向為：AB上無作用力；BC為t, -z方向；CD上無作用力；DA為t,z方向。分析在切應(yīng)力 t 持續(xù)作用下該位錯環(huán)在運動中的形狀變化及晶體形狀的變化。例&某銅單晶體在外加拉伸應(yīng)力作用下，首先開動的滑移系為（111）101。（1）寫出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量，并說明原因；（2）如果滑移是由純螺型單位位錯引起的，試指出位錯線的方向以及滑移時位錯線運動的方向；（3）假定拉伸軸方向為001，外加拉伸應(yīng)力106Pa，求在上述滑移面上該螺型位

9、錯所受力的大小和方向。（已知Cu的點陣常數(shù) a=0.36 nm）例9:假定某面心立方晶體（點陣常數(shù)為a）中的活動滑移系為 111 110。（1）給出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量，加以說明；（2）若引起此滑移的為刃型位錯，指明位錯線方向及其移動方向；（3）若引起此滑移的為螺型位錯，指明位錯線方向及其移動方向?？键c6:位錯的相互作用例1 :解釋名詞：位錯割階。例2 :兩平行螺型位錯，當(dāng)柏氏矢量同向時，其相互作用力（）。A .為零B .相斥C.相吸例3 :下面哪一點可以描述兩平行螺型位錯間的相互作用（滑移）的特征？（）A .位錯同號相斥，異號相吸，作用大小與位錯間距成反比B .具有相同符號的位錯按垂

10、直方向排列起來是穩(wěn)定的；位錯的符號相反，穩(wěn)定方位隨 之改變。C.由于相互之間不能提供對方滑移所需的應(yīng)力場，所以，兩位錯間作用較小例4:如圖所示，在xy坐標(biāo)原點有一正刃形位錯，試標(biāo)出圖中分別與 x、y坐標(biāo)軸成45位置上各位錯的受力方向。XX Xr/ ZZ、KXXX、考點7:擴展層錯例1 :名詞解釋:擴展位錯。例2 :名詞解釋:層錯能。例3:層錯和不完全位錯之間的關(guān)系是（)A .層錯和不完全位錯交替出現(xiàn)B .層錯和不完全位錯能量相同C.層錯能越高，不完全位錯柏氏矢量的模越小D 不完全位錯總是出現(xiàn)在層錯和完整晶體的交界處例4:請簡單說明層錯能高低對螺型位錯交滑移的影響，及其對金屬加工硬化速率的影響。

11、例5:在銅單晶體中的（111）和（111）滑移面上各存在一個柏氏矢量為里110和里011的全位錯。當(dāng)它們分解為擴展位錯時，其領(lǐng)先位錯分別為-211和？121。（ 1）當(dāng)兩領(lǐng)先位錯6 6（2）已知銅單晶點陣常數(shù)在各自的滑移面上運動相遇時，發(fā)生了新的位錯反應(yīng)。試寫出其位錯反應(yīng)式，判斷該反應(yīng)是 否自發(fā)進行？并分析該新生成的位錯其位錯特性和運動性質(zhì);a=0.36 nm,切變模量 G= 4 104MPa，層錯能0.04J/m2，試求上述柏氏矢量為 a110的位錯形成擴展位錯的寬度。例6:試從柏氏矢量、位錯類型、位錯線形狀和可能的運動方式比較面心立方晶體全位 錯、弗蘭克分位錯、肖克萊分位錯和面角位錯的特點

12、?？键c&位錯應(yīng)力場例1 :下面關(guān)于位錯應(yīng)力場的表述中，正確的是（A .螺型位錯的應(yīng)力場中正應(yīng)力分量全為零B .刃型位錯的應(yīng)力場中正應(yīng)力分量全為零C.刃型位錯的應(yīng)力場中切應(yīng)力分量全為零例2 :螺型位錯和刃型位錯的不同在于（）。A .刃型位錯不引起剪切畸變，也不引起體積的膨脹和收縮，螺型位錯反之B .刃型位錯引起壓縮變形，螺型位錯引起體積的膨脹C.螺型位錯只引起剪切畸變，而不引起體積的膨脹和收縮，刃型位錯反考點9:位錯與點缺陷和面缺陷的交互作用例1:點缺陷（如間隙原子或代位原子）和線缺陷（如位錯）為何會發(fā)生交互作用？這 種交互作用如何影響力學(xué)性能？例2: （1）晶體若有較多的線缺陷（位錯）或面缺陷

13、（晶界、孿晶界等），其強度會明顯升高，這些現(xiàn)象稱為什么？強度提高的原因是什么？ （2 ）上述的兩類缺陷是怎樣進入晶體的？舉例說明如何提高這些缺陷的數(shù)目？考點10:全位錯，不全位錯例1 :名詞解釋：全位錯與不全位錯。常見的不全位錯有哪些？例2 :闡明堆垛層錯與不全位錯的關(guān)系，指出面心立方結(jié)構(gòu)中常產(chǎn)生的不全位錯的名稱、柏氏矢量和它們各自的特性。例3 :下列柏氏矢量可能表示了簡單立方晶體中的全位錯（）。A. 100B. 1/2110C. 1/3111例4 :在面心立方晶體中可能存在哪些類型的不全位錯？并給出其柏氏矢量的表達式。例5 :面心立方全位錯的柏氏矢量為 ，體心立方 , hep為。考點11:位錯反應(yīng)例1 :試分析在fee中下述反應(yīng)能否進行？v av例2:請比較fee晶體中b -111和b2a100兩位錯的畸變能哪個較大。例3:判斷下列位錯反應(yīng)能否進行，并說明理由：（1） a110-111 - 112 ； （2）o a6121尹11a - 嚴(yán)?？键c12:面缺陷的分類例：通常把晶體的界面分為 、和三類?？键c13