晶體缺習(xí)題陷解答

1、晶體缺陷作業(yè)1、 已知銀在800下的平衡空位數(shù)為3.6×1023/m3，該溫度下銀的密度，銀的摩爾質(zhì)量為MAg107.9g/mol，計(jì)算銀的空位形成能。解：3.6×1023/m3相當(dāng)于摩爾濃度：根據(jù)公式：所以：212450.9J/mol。2、 指出圖1中位錯(cuò)環(huán)的各段位錯(cuò)線是什么性質(zhì)的位錯(cuò)？他們?cè)谕鈶?yīng)力作用下將如何運(yùn)動(dòng)？答：都是刃型位錯(cuò)（位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直）。若位錯(cuò)正方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，則AB、CD不動(dòng)，BC向上滑移，AD向下滑移。（右手定則）圖13、 在圖2 所示的晶體中，ABCD滑移面上有一個(gè)位錯(cuò)環(huán)，其柏氏矢量b平行于AC。(1) 指出位錯(cuò)環(huán)各部分的位錯(cuò)類(lèi)型。1點(diǎn)為正刃位

2、錯(cuò)；2為右旋位錯(cuò)；3點(diǎn)為負(fù)刃位錯(cuò)；4點(diǎn)為左旋螺位錯(cuò)；其余為混合位錯(cuò)。(2) 在圖中表示出使位錯(cuò)環(huán)向外運(yùn)動(dòng)所需施加的切應(yīng)力方向。在晶體的上下底面施加一對(duì)平行于b的切應(yīng)力，且下底面內(nèi)的切應(yīng)力與b同向平行。(3) 該位錯(cuò)環(huán)運(yùn)動(dòng)出晶體后，晶體外形如何變化？滑移面下部晶體相對(duì)于上部晶體產(chǎn)生與b相同的滑移，并在晶體側(cè)表面形成相應(yīng)臺(tái)階。圖2 4、在圖3所示的面心立方晶體的（111）滑移面上有兩條彎折的位錯(cuò)線OS和O´S´其中O´S´位錯(cuò)的臺(tái)階垂直于（111），他們的柏氏矢量如圖中箭頭所示。(1)判斷位錯(cuò)線上割斷位錯(cuò)的類(lèi)型。在兩根位錯(cuò)線上，除12、34為刃型位錯(cuò)，其他為

3、螺位錯(cuò)。(2)有一切應(yīng)力施加于滑移面，且與柏氏矢量平行時(shí)，兩條位錯(cuò)線的滑移特征有何差異？OS上各位錯(cuò)段都可在該滑移面內(nèi)滑移，OS上12、34段位錯(cuò)不能運(yùn)動(dòng)，其余各段都可在該滑移面內(nèi)滑移。圖35、 在兩個(gè)相互垂直的滑移面上各有一條刃型位錯(cuò)線，位錯(cuò)線的柏氏矢量如圖4所示。設(shè)其中一條位錯(cuò)線AB在切應(yīng)力作用下發(fā)生如圖所示的運(yùn)動(dòng)，試問(wèn)交割后兩條位錯(cuò)線的形狀有何變化？各段位錯(cuò)線的位錯(cuò)類(lèi)型是什么？(1)交割前，兩條刃位錯(cuò)的柏氏矢量相互垂直的情況（圖a）；AB的形狀不變，但AB的長(zhǎng)度縮短b2，CD位錯(cuò)位錯(cuò)上形成刃型割階。(2)交割前，兩條刃位錯(cuò)的柏氏矢量相互平行的情況（圖b）。AB位錯(cuò)上形成右螺旋扭折，EF上

4、位錯(cuò)上形成左螺旋扭折。ab圖46、證明面心立方結(jié)構(gòu)中，如果a100位錯(cuò)是純螺位錯(cuò)，下式的反應(yīng)是可行的：a 110/2+a110 /2100。如果是純?nèi)形诲e(cuò)則是不可行的。若a110/2 位錯(cuò)滑移運(yùn)動(dòng)，上式反應(yīng)在哪些面上進(jìn)行?解：按照Frank 判據(jù)討論，因?yàn)閍110/2+a110 /2a100反應(yīng)的兩端的柏氏矢量平方和都等于a2，無(wú)法確定反應(yīng)是否能進(jìn)行。但是，如果100位錯(cuò)是純螺位錯(cuò)，則左端的兩個(gè)位錯(cuò)不可能都是純螺位錯(cuò)，考慮到它們有刃型分量，它們的能量比螺型的高，即反應(yīng)前的能量比反應(yīng)后的高，所以反應(yīng)是可行的；同理，如果100位錯(cuò)是純?nèi)形诲e(cuò)，則左端的兩個(gè)位錯(cuò)不可能都是純?nèi)形诲e(cuò)，考慮到它們有螺型分量

5、，它們的能量比刃型的低，即反應(yīng)前的能量比反應(yīng)后的低，所以反應(yīng)是不可行的。上面的討論是沒(méi)有考慮晶體學(xué)的具體情況得出的， 事實(shí)上， 因?yàn)槊嫘牧⒎降幕泼媸?11 ， 所以， 在a110/2+a110 /2100反應(yīng)中，a110/2 位錯(cuò)應(yīng)在( 111)上，a110 /2 位錯(cuò)應(yīng)在(111)面上，兩位錯(cuò)反應(yīng)生成的位錯(cuò)的取向只能是( 111 )面和(111)面的交線方向，即在 011 方向上，而反應(yīng)后的位錯(cuò)的柏氏矢量是100，它永遠(yuǎn)不可能是純螺或純?nèi)形诲e(cuò)。7、圖5表示在同一直線上有柏氏矢量相同的2 個(gè)同號(hào)刃位錯(cuò)AB 和CD，距離為x，他們作F-R 源開(kāi)動(dòng)。(1)這2 個(gè)F-R 源增殖時(shí)過(guò)程，發(fā)生交互作

6、用結(jié)果？開(kāi)動(dòng)臨界切應(yīng)力。(2)若2 位錯(cuò)是異號(hào)位錯(cuò)時(shí)，情況又會(huì)怎樣？圖5解：(a)兩個(gè)位錯(cuò)是同號(hào)，當(dāng)位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)位錯(cuò)向同一方向拱彎，如下圖(b)所示。在外力作用下，位錯(cuò)繼續(xù)拱彎，在相鄰的位錯(cuò)段靠近，它們是反號(hào)的，互相吸引，如上圖(c)中的P 處所示。兩段反號(hào)位錯(cuò)相吸對(duì)消后，原來(lái)兩個(gè)位錯(cuò)連接一起，即形成AD 位錯(cuò)，余下一段位錯(cuò)，即BC 位錯(cuò)，這段位錯(cuò)和原來(lái)的位錯(cuò)反號(hào)，如上圖(d)所示。在外力作用下，BC 位錯(cuò)也作位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)，但它的拱彎方向與原來(lái)的相反，如上圖(e)所示。兩根位錯(cuò)繼續(xù)拱彎在如圖(f)的O 及O'處再相遇，因?yàn)樵谙嘤鎏幩鼈兪欠刺?hào)的，所以相吸對(duì)消。最后，放出一個(gè)大位錯(cuò)環(huán)，并回復(fù)原來(lái)的AB 和CD 兩段位錯(cuò)，如上圖(g)所示。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)增值位錯(cuò)。(b)兩個(gè)位錯(cuò)是反號(hào)，當(dāng)位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)位錯(cuò)向相反方向拱彎，如下圖(b)所示。在外力作用下，位錯(cuò)繼續(xù)拱彎，在相鄰的位錯(cuò)段靠近，它們是反號(hào)的，互相吸引，如下圖(c)中的P 處所示。兩段反號(hào)位錯(cuò)相吸對(duì)消后，即形成AC 和BD 位錯(cuò)，如下圖(d)所示。AC和BD 位錯(cuò)繼續(xù)滑動(dòng)，它們?cè)谙聢D(e)的O 及O'處又相遇，在相遇處的位錯(cuò)也是反號(hào)的。反號(hào)位錯(cuò)相吸并對(duì)消，放出一個(gè)大位錯(cuò)環(huán)，同時(shí)恢復(fù)原來(lái)的AB 和