材料科学基础第二次作业解答

1、1. 解释名词：柏氏矢量： 表征由位错错造成的晶格扭曲的程度和方向。柏氏矢量的方向：位错的性质与 取向，表示位错运动导致晶体滑移的方向。柏氏矢量的模：位错畸变的程度，也表示位错 运动导致晶体滑移的大小。层错： 原子面堆垛顺序的错排空位：在晶格的结点位置上，由于占位的原子缺失造成所在区域偏离晶体结构正常排列的 一种点缺陷。小角度晶界： 相邻晶粒之间错配较小，晶粒之间转动角度小于1015，晶界就称为小角度晶界。共格相界： 不同相之间的界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此 衔接的，界面上的原子为两者共有。螺型位错： 在剪切应力作用下晶体产生扭曲，晶体的上部分相对于晶体的下部分向右

2、偏移 了一个原子的距离。晶格扭曲与位错线保持一致，滑移面上、下原子面上的原子绕位错连 接起来可以形成螺旋形路径。2. 纯Cu的空位形成能是1.5aJ/atom(1aJ = 10 -18J)，将纯Cu加热到850C后激冷到室温(20C),如果高温下的空位全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比 值。解： Qv=1.5*10 -18 J/atom-23K=1.38*10- J/(atom K)N=p Na/A=8.0*1028 atoms/m3T仁 1123K Nv1=N exp-Qv/kT1=7.37 X 10-14T2=293K Nv2=N exp-Qv/kT2过饱和空位浓度与室温平

3、衡空位浓度的比值为：Nv1/Nv2=1.2X10-1193. 计算Fe在850 C时，每立方米体积中的空位数。已知Fe在850时的空位形成能、密度 及原子重量分别为 1.08 eV/atom 、 7.65 g/cm 3、 55.85 g/mol 。解： 每立方米 n(Fe) =Nv*p *M=8.15 x 1019空位分数：Nv/N=exp-Qv/(kT)=0.000014每立方米体积中的空位数：n *Nv/N=1.14 X 10154. 在晶体的同一滑移面上有两个半径分别为r1和r2的位错环，其中r1r2，它们的柏氏矢量相同，试问在切应力作用下何者更容易运动？为什么？答：r1 更容易运动。已

4、知b相同，r1r2t =Gb/2r,.t 1 t 2，即r1所需切应力更小，所以r1更容易运动aaa5. 判断下列位错反应能否进行：101121111 ;112111111263362解：(1)aaa101 121 111263可以进行几何条件:aaa r a101 121 222 1112663满足。能量条件：反应前反应后b2二【3)22 =】a2v b123满足。所以可以进行(2)几何条件：3112訓咤333門111满足。能量条件：反应前反应后b22 =(a J2 12 12)2 =3a2二 bi224不满足。故无外力作用时，该位错反应不能进行。6. 根据晶粒的位相差及结构特点，晶界有哪些

5、类型？有何特点属性？答：小角度晶界和大角度晶界。小角度晶界，晶粒之间转动角度小于10 15包括：对称倾斜晶界：晶界的界面对于两个晶粒是对称的9 =b/D, D为位错间距 不对称倾斜晶界：倾斜晶界的界面绕x轴转了一个角度，两晶粒间的位相差仍为9角 旋转晶界：可看做由相互交叉的螺型位错组成(2)大角度晶界，晶粒间取向错配较大包括“重合位置点阵”。7. If the atomic radius of copper is 0.128nm, determine the magnitude of the Burgers vector for copper.Soluti onCopper has a FCC

6、 crystal structure，The close-packed pla ne is the mag nitude of the Burgers vector for copperb =； 12120 =2R =2 0.128 =0.2568. 如图，在晶体的滑移面上有一柏氏矢量为 b的位错环，并受到均 匀切应力T和C的作用。(1) 分析该位错环各段位错的结构类型；(2) 在T的作用下，该位错环将如何运动?(3) 在c的作用下，位错环将如何运动？ 答:(1) AB右螺型位错；BC:正刃型位错;CD :左螺型位错；DA负刃型位错；(2) 位错环上部的晶体向柏氏矢量 b的方向运动，下部反方向运动。(3) AB和CD不运动，而BC和DA则在拉应力作用下发生攀移。- a -b = 1109试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为2的螺型位错受阻时，能否通