内容发布更新时间 : 2024/5/6 15:22:49星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

在剪切应力的作用下，求：

I)该位错环各段位错线的结构类型（位错线方向为顺时针方向）； II)指出其中刃型位错的半原子面位置；

III）在?的作用下，该位错环在晶体中如何运动？运动结果如何？ IV)?=0时，该位错线是否会稳定存在，为什么？

答：Ⅰ.a段为正刃，b段为负刃，c段为左螺，d段为右螺。 Ⅱ.a段半原子面在滑移面上方，b段半原子面在滑移面下方。

Ⅲ.在切应力作用下，位错环沿着滑移面滑移，最终移出表面，在柏氏矢量方向产生

一个柏氏矢量长度的台阶。

Ⅴ.切应力等于零时，该位错环在位错张力的作用下，存在一个指向位错环中心的收

缩力，如果晶格阻力小于位错环的收缩力，位错环收缩变小。晶格阻力如果为零，则位错环收缩为一点而消失。

20.柏氏矢量的物理意义是什么？当一根位错线在什么条件下才能自发转变成另两根位错线？

柏氏矢量的物理意义是反映了位错的畸变大小和方向，一根位错线自发转变成为两

uruurururuurur根位错线的条件是：矢量相等，能量下降。（b1?b2?b3，b1fb2?b3）。 21.为什么间隙固溶体中的溶质扩散要比置换固溶体中的溶质扩散快得多？请解释之。

同隙固溶体溶质的扩散所需的激活能低（只要迁移能VHM）而置换固溶体溶质的扩散所需激活能较高（迁移能VHM＋空位形成能VHV），所以间隙固溶体溶质的扩散比置换的要快(D?D0e??/RT)。

22.晶体在低温时的扩散以晶界扩散为主，高温时以体积扩散为主，试述理由。 由于扩散系数为D?D0e??/RT。在低温时晶格的扩散系数很小（Q大，T小），晶界的扩散系数较大（Q小，T大）。所以，低温时晶体扩散以晶界扩散为主，在高温时晶格的扩散系数D大大增大（Q比晶界的Q大些，T大），同时由于晶格的扩散路径比晶界要多得多，所以高温扩散以晶格扩散为主。 23.考察FCC金属Cu，其点阵常数a为0.362nm。 a. 计算这个材料最低能量的柏氏矢量的长度。

b. 以Cu原子半径表达这一长度。

c. 在这种材料中，滑移发生在那个晶面族？

(a)最低能带的柏氏矢量即为晶格密排方向的原子间距，

r2a?0.256nm 所以：b?2r(b)b?2R(R为Cu的原子半径)。

（c）滑移面为?111?。

23．钼（Mo）晶体的柏氏矢量长度是0.272nm。若Mo的点阵常数是0.314nm，确定Mo具有BCC还是FCC晶体结构。

若M0为fcc结构，则M0原子的直径DM0为：

r3a?0.272?b 若M0为bcc结构，则D’M0=2所以M0具有bcc结构。

24.为什么柏氏矢量通常是处在密排方向？

由于密排方向上的位错的柏氏矢量最短，位错的能量最低，即位错生成和滑移所需

r2E?b的能量越低（）。 25.为什么密排面通常是滑移面？

因为密排面的晶面间距最大，面和面之间的键的数量最少，所以位错在滑移面上运动的晶格阻力最小。

26.下面给出BCC金属中的位错反应，说明在矢量运算上是正确的，在能量上它是有利的。

(a/2)[111]+(a/2)[1īī]a[100] aa)))在?111???111????a?100?的位错反应中， 22左边：

))aa)))aa??111?111?[(1?1)?(1?1)?（1?1)]?[200]?a[100]=右边。 ????222222aa)))a23??(3?3)?a2fa[100]?a2 左边：?111???11122??42所以上述的位错反应是自发的。

27.在FCC固体中柏氏矢量为（a/2）[101]位错，位错平行于[ī10]。确定位错的

类型和它的滑移面，这个位错能由滑动而移动吗？

r)10?位错的b为a/2[101]，位错线的方向为?110?,两位错线的夹角为。cos???,??120?2ra)该位错为混合位错。滑移面为{111}晶面族中通过b??101?的晶面111，图略。

2)该混合位错中的螺位错或刃位错的位错分量可沿111面进行滑移面移动。

????28.为什么FCC金属的塑性比HCP及BCC金属的大？

fcc金属有12个滑移系,滑移系由最密排面和最密排方向组成，所以fcc金属的塑性最好。

hcp金属只有3个滑移系，但滑移系由最密排的滑移面和滑移方向组成，所以hcp金属的单晶体塑性好，多晶体塑性差。bcc金属的滑移系很多（室温下有12个滑移系），但滑移系中的滑移面不是最密排的面，所以塑性比fcc的差，与hcp相比，单晶时bcc的塑性逊于hcp，多晶时bcc的塑性比hcp要好。 29.讨论刃型位错和螺型位错的共同点和差异点。

)共同点：都是线缺陷，滑移的结果都是由于其b决定，即滑移产生的台阶大小和方

)向仅取决于b的大小和方向，与位错类型无关。

)差异点：刃位错的b与位错线垂直，而螺位错是平行。刃位错的能量高于螺位错。

刃位错可以滑移或攀移，而螺位错智能滑移。

刃位错的应力场有正应力和切应力，而螺位错只有切应力场。 一个刃位错只有一个滑移系，一个螺位错可有多个滑移系。

30.何为拐点分解，在什么情况下会发生拐点分解。

拐点分解：一相自发的不需要通过成核长大而发生的相变过程，它是一种上坡扩散

的过程。发生拐点分解的条件是当该相的成分－自由能曲线呈现两个拐点时，在拐点之间任意成分的波动都将使系统的能量下降，最终自发的分解为两相。

31.试使用相律指出右图的AB 二元相图的错误之处，并加以解释和修正。

在题目的错误相图中，纯组元A结晶时相率温度不能是变量，所以a和b点应该是

同一点。Cde线为共晶线，根据相率此三项的自由度是零，即温度和成分都不能改变。所以cde线为水平线，共晶温度不变，ac线和bc线合并，增加ad线。

a

正确的相图为

f

32.什么叫固溶体？什么叫中间相？他们的结构和性能有哪些差异？试分析之。 固溶体:成分在一定范围可持续变化，结构取溶剂的结构，性能与溶剂晶体的性能相近。

d c 中间相:结构与组成元素的结构不同，性能是硬而脆。

e

在相图中的位置：固溶体位于相图的端部，中间相位于相图的中间部位（非端部）

问题34与图下图的二元相图及X0合金有关。 B

A TA和TB分别代表A和B的平衡熔化温度，标出相图的各个相区。

a.这类平衡图的名称是什么？

b. 如果组元A具有FCC结构，组元B的晶体结构是什么？为什么？

c. 示意画出X0合金和纯组元B的平衡冷却曲线，解释为什么它们的形状不同。 d. X0合金的液相线温度和固相线温度是什么？

e. X0合金在1100℃时每一个平衡相的成分是什么？确定在1100℃液体的分数?L和固体的分数?S。

f. X0合金在平衡条件下从1200℃冷却到室温，画出它的?L和?S随温度的变化略图。 g. 用图7-43的相图，当平衡冷却通过两相区时，说明液相和固相的成分怎样变化。 （a）该平衡图为均相相图

（b）B组元的晶体结构与A组元相同，也为fcc结构。 （c）X0合金的冷却曲线纯组元B的冷却曲线

L

L

L-α 由于X0为二元合金，在发生两相平衡时有一个自由度，即温度是变量，而纯组L-α 980° 元B为两相平衡，温度应该不变。 α （d）X0合金的液相线温度是约1110℃，而固相温度约为1070℃。

α

（e）X0合金在1100℃时，液相的成分约为33％B,固相成分约为54％。

此时fL?（f）

50?3354?50?81%,fS??19%，x0%?50%

54?3354?33f （g）平衡冷却通过两相时，液相的成分由X0浓度逐渐增大，固相的浓度由小（约100% 29％B）逐渐增大到X0（50％）。 35.考虑一个假设相图，其中组元A在900℃熔化，组元B在1000℃熔化，在600℃有一个不等温转变。B在α中的溶解度从在室温时几乎为零上升到最大值的10%。当一个含30%B的合金在平衡条件下冷却到稍高于600℃时，出现50%α相合50%液相，而冷却到稍低于600℃时合金含α和β两相，α的分数为0.75。在平衡条件下冷却到室温后，在α+β混合体中fS α的量减为fL 68%。画出这个平衡相图。 解：

设共晶点成分为X%：α%=50%={（X-30）÷(X-10)}%X%=50% 设β相最大的溶解度成分（共晶温度）为Y%：0.75=（Y-30）÷（Y-10）Y%=90%

1110° （Z-30）÷（1070° ）Z%=93.75% 设β相室温的溶解度成分为Z%：0.68=Z-00 T