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复习题（下）

第六章 空位与位错

本章的主要内容：

晶体中的缺陷，晶体缺陷的分类 晶体缺陷的形成

点缺陷：点缺陷的种类，点缺陷的形成，点缺陷的运动，点缺陷的平衡浓度，点缺陷对材料性能的影响

位错：位错理论的起源：理论切变强度，位错学说 位错的观察

位错基本类型及特征：刃型位错，螺型位错，混合位错

柏氏矢量：确定方法，柏氏矢量的模，实际晶体中的柏氏矢量，柏氏矢量的特性，位错密度 外力场中作用在位错线上的力

位错运动：滑移，攀移，派一纳力，混合位错的运动

位错的弹性性质：直螺错的应力场，直刃错的应力场，混合直位错的应力场 位错的应变能及位错线张力

位错间的交互作用：两根平行螺位错的交互作用，两根平行刃位错的交互作用， 位错的相互交截：螺型位错与螺型位错，刃错与刃错，螺错与刃错 位错的塞积 位错的增殖

实际晶体中的位错：单位位错，堆垛层错，不全位错：肖克莱，弗兰克不全位错 位错反应及汤普逊四面体

位错与溶质原子的交互作用：弹性交互作用，柯垂尔气团，斯诺克气团，静电交互作用 化学交互作用

1 填空

1 空位是热力学_______________的缺陷，而位错是热力学_____________的缺陷。 2 fcc晶体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是_________________；bcc晶体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是_________________;hcp晶体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是_________________;fcc中Frank位错的柏氏矢量是___________。

3 一根柏氏矢量b=a/2<110>的扩展位错滑出晶体后，在晶体表面产生的台阶的高度为_____________________。

4 在某温度下，晶体中的空位数与点阵数的比值称为__________________。

2?为位错线单位矢量，b为柏氏矢量，则b? =0时为_______位错，b? =b时为________________位错，b? =-b时为______________位错。

5 三根右螺型位错线的正向都指向位错结点，则它们的柏氏矢量之和等于______。

6 设位错运动时引起晶体体积的变化为?V，则?V=0时为___________运动，?V?0时为______________运动。

7 在位错应变能公式E=Gb2Ln(r/r0)/4?k中，对于刃型位错K等于_________，对螺型位错K等于_____________。 8 在简单立方晶体中，A、B两位错的滑移面和自由表面的交线如图1所示，则A为________型位错，B为_________型位错。

9 fcc晶体中单位位错的柏氏矢量是________________，肖克莱位错的柏氏矢量是____________，弗兰克位错的柏氏矢量是_______________。 10 单位体积中位错线总长度称为________________。

11螺型位错的应力场只有两个相等的_______应力分量，其表达式为________________________。

12简单立方晶体、fcc晶体、bcc晶体和hcp晶体中单位位错的柏氏矢量依次是_____________、_______________________、______________________。

13 通常把一个全位错分解为两个________________位错，中间夹一片层错的位错组态称为______________。

14 位错概念和位错模型首先是由_________________等人提出来的。

15 位错线和柏氏矢量如图所示，其中AB是___________位错，BC是__________位错，DE是________________位错。

16 对含刃位错的晶体施加垂直于多余半原子面的压应力有利于______攀移，施加拉应力有助于______攀移。

17 fcc晶体中单位位错的柏氏矢量是__________________，Shockley位错的柏氏矢量是__________，Frank位错的柏氏矢量是___________________。

18. 图1为ABC位错线，AB是_____________位错，BC是________________位错，在切应力作用下，AB_______________运动，BC向______________运动。 L1

b

L1

τ

图1

19 作用在位错线上的力Fd=_________________________，这个力Fd与位错____________方向。

20 使弗兰克----瑞德源“动作”所需的临界切应力________________________________。 21 位错可定义为_____________________________________________________。

22 位错塞积时障碍物对领先位错的作用力大小为__________________________________。 23 在外加应力作用下，当位错在晶体中滑动时，刃型位错的运动方向与b_____________与?________________________，与位错线_________________________________。 24 具有 结构的层错能 的金属容易进行交滑移，其滑移痕迹为__________________________________________。

2 选择

1 由于化学交互作用的结果，溶质原子在层错区的偏聚，称为____________。

A 斯诺克气团 B 铃木气团 C 柯垂耳气团

2 层错的边缘一定是________________。

A 肖克莱位错 B弗兰克位错 C 不全位错

3 在fcc晶体中，位错反应_______________能进行。

A a/6[112]+a/6[110]?a/3[111] B a/2[10-1]?a/6[2-1-1]+a/6[11-2]

4 肖克莱位错具有螺型、刃型和混合型三种，它们能够_______________。

A 攀移 B 交滑移 C 沿滑移面滑移

5 晶体中点缺陷的存在，使电阻________。

A增大 B减小 C不变

6 把一根右螺型位错线的正方向反向，则此位错_______。

A变为左螺型位错 B仍为右螺型位错

7 三个位错及其柏氏矢量如图所示，则b2与b1之和_________。

A大于b1 B:小于b1 C等于b1

8 位错的应变能与其柏氏矢量__________成正比。

A b B b2 C b3

9 两刃型位错及其柏氏矢量如图所示，AB位错向下滑移与CD位错交割后，则________ A AB产生割阶 B AB产生扭折 C CD产生割阶 D CD产生扭折 10 fcc晶体的（111）面按ABCBABCABC···顺序堆垛时，其中含有________。 A 一片抽出型层错 B 一片插入型层错 C一片抽出型和插入型层错 11 Shockley位错__________。

A 只能滑移 B只能攀移 C既能滑移又能攀移

12 fcc晶体中，有根位错线的方向为[-110]，b=a/2[110]，则此位错_________。

A 不能滑移 B 能滑移 C 能交滑移 13 晶体中一位错环，柏氏矢量为b，在切应力作用下( )

A扩大 B缩小 C不变 14 滑移线在( )可观察到：

A光学显微镜 B电子显微镜 C肉眼

15 位于fcc晶格的（001）面上，l=[-110]，b=a/2[110]的位错（ ）

A能滑移 B不能滑移 C能交滑移 16 空位（ ）过程中重要作用。

A 形变孪晶的形成 B 自扩散 C 交滑移 17 两根具有反向柏氏矢量的刃型位错，分别处于两个平行滑移面上（两滑移面相隔一个原子间距）相向运动后，在相遇处（ ）

A 相互抵消 B形成一排空位 C 形成一排间隙原子

18 在一块晶体中有一根刃型位错P和一根相同长度的螺型位错Q，比较两者能量有( )

A Ep>Ee B Ep

19 位错线受力方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体做相对滑移的方向（ ）

A 随位错线运动方向而改变 B 始终同柏氏矢量方向一致 C始终同外力方向一致。 20 冷加工金属回复时位错（ ）

A大量消失 B 增殖 C 重排

21 冷加工回复时位错（ ）

A 增殖 B 大量消失 C 重排 22 第二相硬度不高、粒子不大时，位错主要通过（ ）

A 绕过机制 B 切割机制 C 热激活机制

3 判断

1 任何位错反应的发生，只需要判断其是否满足热力学条件即可。（ ） 2 一个位错环不可能处处都是螺位错，也不可能都是刃位错。（ ） 3 降低层错能的溶质原子与层错发生交互作用，使层错的宽度增大。（ ），难于束集（ ），交滑移容易（ ）。

4 柏氏矢量（b）的方向表示它与位错线的取向和位错的性质（ ），b的模量?b?表示位错线周围点阵畸变程度，即位错的强度（ ）；实际晶体中的b都是点阵矢量（ ），把b=单位点阵矢量的位错称为单位位错（ ）；b越大，位错的稳定性越高（ ）。 5 fcc晶体中的扩展位错都可束集和交滑移（ ）。 6 外力场作用在单位长度位错线上的力F=? b（ ），此力垂直于位错线（ ），使位错产生滑移（ ）。

7 Frank位错、Lomer位错和面角位错对fcc金属的加工硬化起重要作用（ ）。 8 金属的层错能越高，越易产生扩展位错。（ ）

9 晶体中所有缺陷都会产生畸变，因而热力学上都是不稳定的。（ ） 10 刃型位错与螺型位错均可产生交滑移。（ ）

11 一条位错线，不管形状如何，均具有唯一的柏氏矢量。（ ） 12 孪生位错的柏氏矢量比单位位错小。（ ）

13 两平行位错的柏氏矢量垂直，则它们之间一定没有交互作用。（ ）

14 铝和铜层错能分别是200尔格/cm2和70尔格/cm2，切变模量分别为2655Kg/mm2和4405Kg/mm2，所以铝的扩散位错比铜的扩展位错宽。（ ） 15 螺型位错同刃型位错一样都存在多余半原子面。（ ） 16 位错是柏氏矢量不为零的晶体缺陷。（ ） 17 纯金属在热力学上实际上是不稳定的。（ ） 18 理想无缺陷金属在热力学上是稳定的。（ ） 19 金属的层错能越高，越易产生扩展位错。（ ）

20 晶体中所有缺陷都会产生畸变，因而热力学上都是不稳定的。（ ） 21 刃型位错与螺型位错均可产生交滑移。（ ） 22 位错受力方向都是晶体滑移方向。（ ） 23 金属在回复过程中会发生位错的攀移。（ ） 24 金属的强度和塑性都受位错运动的控制。（ ）

4 名词

空位的平衡浓度，位错，螺旋位错，混合位错，柏氏回路，位错密度，P-N力，割阶，扭折，位错反应，位错的线张力和作用在位错线上的力，扩展位错，不全位错，层错------层错能，位错增殖-------位错塞积，堆垛层错，弗兰克-瑞德位错源，

奥罗万机制，科垂耳气团，面角位错，斯诺克气团，多边形化， 位错与滑移线，单滑移与交滑移，

5 问答

1 在fcc晶体的（-111）面上，全位错的柏氏矢量是哪些？如果它们是螺型位错，能在哪些面上滑移和交滑移？

2. 在Al（铝，fcc）单晶体中，若（1，1，1）面上有一位错b=a/2[1，0，-1]，与（1，1，-1）面上的位错b=a/2[0，11]发生反应时：

1 写出位错反应方程式，判断位错反应方向。 2 说明新位错的性质，是否可动。

3 在面心立方晶体中，（1，1，1）晶面和（1，1，-1）晶面上分别形成一个扩展位错 （111）晶面：a/2[1，0，-1]?a/6[2，-1，-1]+a/6[1，1，-2]

(11-1) 晶面：a/2[0，1，1]?a/6[-1，2，1]+a/6[1，1，2] 两扩展位错在各自晶面上滑动时，求

（1） 两领先位错能否发生反应，若能，求新位错柏氏矢量； （2） 分析新位错的组态性质。

4 试总结位错在材料中的作用和影响。

5 分析位错促进相变形核的主要原因。

6 如图2两螺型位错L1与L2，试在图上画出经过交截后位错L1的状态，并分析经过交截后位错L1的运动情况。 τ b

σ

τ

图2 图3

7 如图3所示，在简单立方晶体的（001）面上有一个方形位错环ABCD，其柏氏矢量b=a[100]，? 为切应力：

1 指出位错环各段位错的类型和其中刃型部分多余半原子面的位置， 2 说明位错环在切应力? 的作用下，各段位错线的运动方向，

3 写出单位长度位错线的受力公式，并说明此力与位错线的位向关系， 4 若位错环不变，b反向，则位错环怎样运动？

1 切应力作用下，要使位错环稳定不动，其最小半径多大？

8 fcc晶体中，层错能的高低对层错的形成、扩展位错的宽度和扩展位错运动有何影响？ 9 图4是简单立方晶体，其中PP’是原位错AB上的割阶，b为柏氏矢量，试问：

1 PP’是正刃型或负刃型位错？并在图中标出其滑移面和多余半原子面的位置。 2 若 PP’的长度只有1~2个原子间距（小割阶），原位错向左滑移时，在此割阶的后

面是留下一串空位还是一串间隙原子？并说明原因。

σ