发布时间 : 星期一 文章材料科学基础答案(精心整理)更新完毕开始阅读630f23fc3868011ca300a6c30c2259010302f35c
a10. 试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为b?[110]的螺型位错受阻时，能
2否通过交滑移转移到(111)，(111)，(111)面中的某个面上继续运动？为什么？
11. 根据晶粒的位相差及其结构特点，晶界有哪些类型？有何特点属性？
答案
1. 答：造成晶体点阵结构周期势场畸变的一切因素称晶体缺陷。
根据缺陷的作用范围把真实晶体缺陷分四类：
点缺陷：在三维尺寸均很小，只在某些位置发生，只影响邻近几个原子。 线缺陷：在二维尺寸小，在另一维尺寸大，可被电镜观察到。
面缺陷：在一维尺寸小，在另二维尺寸大，可被光学显微镜观察到。 体缺陷：在三维尺寸较大，如镶嵌块，沉淀相，空洞，气泡等。
2. 答：弗仑克尔缺陷：具有足够大能量的原子（离子）离开平衡位置后，挤入晶格间隙中，形成间隙原子（离子），在原来位置上留下空位。
特点：空位与间隙粒子成对出现，数量相等，晶体体积不发生变化。 肖特基缺陷：表面层原子获得较大能量，离开原来格点位跑到表面外新的格点位，原来位置形成空位，这样晶格深处的原子就依次填入，结果表面上的空位逐渐转移到内部去。
特点：体积增大，对离子晶体、正负离子空位成对出现，数量相等。结构致密易形成肖特基缺陷。
MgO?CaF????2?AlO???2Al2O?OThF????Th2F2F23?Mg?Oi4Ca?F?i3. 答：① ②
MgOCaF???2????AlO???2Al3O?VThF???Th4FV23?Mg?OMg4?Ca?F?CaCaFZrO???22????2YF???2Y6FV2CaO????Ca2O?Ca3?Ca?F?CaZr?Oi ③ ④ CaFZrO???22???YF???Y2FFCaO????CaO?V3?Ca?F?iZr?OO 5
4. 答：MgO晶体氧做立方最紧密堆积，Mg2+填充在全部八面体空隙中，只有四面体空隙是空着的，空隙较小，所以容易形成肖特基型；而Li2O是氧做立方最紧密堆积，Li+填充在全部四面体空隙中，八面体间隙是空着的，八面体间隙比四面体间隙大，所以容易形成弗仑克尔型。
3104.6751?0?195. 答：形成一个空位的能量为?1.741?0J/个 236.021?0?E?E?v?19?V1.74?10Ae?E1?3V1293k?(2?.52?10)(?)cAe-23?31.77kT20K11232931.38?10????e?e?e?0.159EV?E?c?v850 1123kAeAekTc?6.3c850206. 答：1. 刃型位错(Edge Dislocation)
(a)立体模型； (b)平面图
图2.4 刃型位错的晶体结构
刃型位错的晶体结构如图2.4所示。设该晶体结构为简单立方晶体，在其晶面ABCD上半部存在有多余的半片原子面EFGH，这个半原子面中断于ABCD面上的EF处，它好像一把刀刃插入晶体中，使ABCD面上下两部分晶体之间产生了原子错排，故称刃型位错，多余半原子面与滑移面的交线EF就称作刃型位错线。
刃型位错的特征如下：
1）刃型位错有一个多余的半原子面。一般把多余的半原子面在滑移面上边的称为正刃型位错，记为“┴”；而把多余的半原子面在滑移面下边的称为负刃型位错，记为“┬”。其实这种正、负之分只具相对意义，而无本质的区别。
2）刃型位错线可理解为晶体中已滑移区与未滑移区的边界线。它不一定是直线，可以是折线或曲线，但它必与滑移方向(Slip Direction)垂直，也垂直于滑移矢量(Slip Vector)。
3）滑移面必是同时包含有位错线和滑移矢量的平面，在其他面上不能滑移。由于刃型位错中，位错线与滑移矢量互相垂直，因此由它们所构成的平面只有一个。
4）晶体中存在刃型位错之后，位错周围的点阵发生弹性畸变(Elastic Distortion)，既有切应变，又有正应变。就正刃型位错而言，滑移面上方点阵受到压应力，下方点阵受到拉应力；负刃型位错与此相反。
5）在位错线周围的过渡区每个原子具有较大的平均能量，但该区只有几个原子间距宽，所以它是线缺陷(Line Defect)。 2．螺型位错(Screw Dislocation)
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图2.5 螺型位错
螺型位错的晶体结构如图2.5所示。设立方晶体右侧受到切应力τ的作用，其右侧上下两部分晶体沿滑移面ABCD发生了错动，如图2.5（a）所示，这时已滑移区和未滑移区的边界线bb′平行于滑移方向。图2.5（b）是bb′附近原子排列的俯视图，图中圆点“?”表示滑移面ABCD下方的原子，圆圈“°”表示滑移面ABCD上方的原子。可以看出，在aa′右边的晶体上下层原子相对错动了一个原子间距，而在bb′和aa′之间出现一个约有几个原子间距宽的、上下层原子位置不吻合的过渡区，原子的正常排列遭到破坏。如果以bb′为轴线，从a开始，按顺时针方向依次连接此过渡区的各原子，则其走向与一个右螺旋线的前进方向一样，见图2.5（c）。这就是说，位错线附近的原子是按螺旋形排列的，所以把这种位错称为螺型位错。
螺型位错的特征如下：
1）螺型位错无多余半原子面，原子错排是呈轴对称的。根据位错线附近呈螺旋形排列的原子旋转方向不同，螺型位错可分为右旋和左旋螺型位错。
2）螺型位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线。
3）纯螺型位错的滑移面不是惟一的。凡是包含螺型位错线的平面都可以作为它的滑移面。但实际上，滑移通常是在那些原子密排面上进行。
4）螺型位错线周围的点阵也发生了弹性畸变，但只有平行于位错线的切应变而无正应变，即不会引起体积膨胀和收缩，且在垂直于位错线的平面投影上，看不到原子的位移，看不到有缺陷。
5）螺型位错周围的点阵畸变随离位错线距离的增加而急剧减少，故它也是包含几个原子宽度的线缺陷。
7. 答：柏氏矢量可以通过柏氏回路来确定，图2.8（a）（b）分别为含有一个刃型位错的实际晶体和用作参考的不含位错的完整晶体。确定该位错柏氏矢量的方法如下：
1）首先选定位错线（ξ）的正向，通常规定出纸面的方向为位错线的正方向。
2）在实际晶体中，从任一原子出发，围绕位错以一定的步数作一左旋闭合回路MNOPQ，称为柏氏回路，如图2.8（a）所示。
3）在完整晶体中按同样的方向和步数作相同的回路，该回路并不闭合，由
终点Q向起点M引一矢量b，使该回路闭合，如图2.8（b）所示。这个矢量b就是实际晶体中位错的柏氏矢量。
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(a)实际晶体的柏氏回路； (b)完整晶体的相应回路
图2.8 刃型位错柏氏矢量的确定
柏氏矢量反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。通常将柏氏矢量称为位错强度。
8. 答：
AB段为负刃型位错，多余半原子面在下方；CD段为正刃型位错，多余半原子面在上方；BC段为右螺型位错，位错线方向与b相同；DA段为左螺型位错，位错线方向与b相反。
9. 答：刃型位错、螺型位错、混合型位错在外加切应力τ的作用下沿滑移面的运动称为滑移。
刃型位错在垂直于滑移面方向的运动称为攀移。
对于螺型位错，由于所有包含位错线的晶面都可成为其滑移面，因此，当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。
10. 答: 能通过交滑移转移到(111)面上继续运动，因为[110]是(111)和(111)两个密排面的共同方向。
11. 答：根据相邻晶粒间的取向不同，晶界分为小角度晶界和大角度晶界。 两个相邻晶粒的位向差小于10度，称小角度晶界。两个相邻晶粒的位向差大于10度，称大角度晶界。
小角度晶界由一系列相隔一定距离的刃型位错所组成。大角度晶界为原子呈不规则排列的一过渡层。大多数晶粒之间的晶界都属于大角度晶界。
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