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1、第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷第第 三三 章章 例题例题 第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷 例例例例题题题题3 3 3 3：在在在在图图图图中中中中的的的的阴阴阴阴影影影影面面面面MNPQMNPQMNPQMNPQ为为为为晶晶晶晶体体体体的的的的滑滑滑滑移移移移面面面面，该该该该晶晶晶晶体体体体的的的的ABCDABCDABCDABCD表表表表面面面面有有有有一一一一圆圆圆圆形形形形标标标标记记记记，它它它它与与与与滑滑滑滑移移移
2、移面面面面相相相相交交交交，标标标标记记记记左左左左侧侧侧侧有有有有一一一一根根根根位位位位错错错错线线线线，试试试试问问问问当当当当刃刃刃刃、螺螺螺螺位位位位错错错错线线线线从从从从晶晶晶晶体体体体的的的的左左左左侧侧侧侧滑滑滑滑移移移移至至至至右右右右侧侧侧侧时时时时，表表表表面面面面的的的的标标标标记记记记发发发发生生生生什什什什么么么么变变变变化化化化？并并并并指指指指出出出出刃刃刃刃、螺螺螺螺位位位位错错错错滑滑滑滑移移移移的的的的切切切切应力方向。应力方向。应力方向。应力方向。第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷例题解答：例题解答：例题解答：例题解答：根据位错
3、的滑移原理，位错滑移根据位错的滑移原理，位错滑移根据位错的滑移原理，位错滑移根据位错的滑移原理，位错滑移扫过的区域内晶体的上、下方相扫过的区域内晶体的上、下方相扫过的区域内晶体的上、下方相扫过的区域内晶体的上、下方相对于滑移面发生的位移与柏氏矢对于滑移面发生的位移与柏氏矢对于滑移面发生的位移与柏氏矢对于滑移面发生的位移与柏氏矢量一致，切应力方向与柏氏矢量量一致，切应力方向与柏氏矢量量一致，切应力方向与柏氏矢量量一致，切应力方向与柏氏矢量一致。一致。一致。一致。刃型位错的柏氏矢量垂直于位错线。当刃型位错线从晶体的左刃型位错的柏氏矢量垂直于位错线。当刃型位错线从晶体的左刃型位错的柏氏矢量垂直于位错
4、线。当刃型位错线从晶体的左刃型位错的柏氏矢量垂直于位错线。当刃型位错线从晶体的左侧滑移至右侧时圆形标记相对于滑移面沿垂直于位错线方向错侧滑移至右侧时圆形标记相对于滑移面沿垂直于位错线方向错侧滑移至右侧时圆形标记相对于滑移面沿垂直于位错线方向错侧滑移至右侧时圆形标记相对于滑移面沿垂直于位错线方向错开了一个原子间距，即开了一个原子间距，即开了一个原子间距，即开了一个原子间距，即b b b b的模，其外形变化如图。刃位错滑移的模，其外形变化如图。刃位错滑移的模，其外形变化如图。刃位错滑移的模，其外形变化如图。刃位错滑移的切应力方向垂直于位错线。的切应力方向垂直于位错线。的切应力方向垂直于位错线。的切
5、应力方向垂直于位错线。螺型位错的柏氏矢量平行于位错线。当螺型位错线从晶体的左螺型位错的柏氏矢量平行于位错线。当螺型位错线从晶体的左螺型位错的柏氏矢量平行于位错线。当螺型位错线从晶体的左螺型位错的柏氏矢量平行于位错线。当螺型位错线从晶体的左侧滑移至右侧时圆形标记沿平行于位错线方向错开了一个原子侧滑移至右侧时圆形标记沿平行于位错线方向错开了一个原子侧滑移至右侧时圆形标记沿平行于位错线方向错开了一个原子侧滑移至右侧时圆形标记沿平行于位错线方向错开了一个原子间距，如图。螺位错滑移的切应力方向平行于位错线。间距，如图。螺位错滑移的切应力方向平行于位错线。间距，如图。螺位错滑移的切应力方向平行于位错线。间
6、距，如图。螺位错滑移的切应力方向平行于位错线。第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷例题例题例题例题4 4：已知位错环：已知位错环：已知位错环：已知位错环ABCDABCD的的的的柏氏矢量为，外应力柏氏矢量为，外应力柏氏矢量为，外应力柏氏矢量为，外应力 和和和和，如，如，如，如下图所示，求：（下图所示，求：（下图所示，求：（下图所示，求：（1 1）位错环）位错环）位错环）位错环各边是什么位错？（各边是什么位错？（各边是什么位错？（各边是什么位错？（2 2）设想）设想）设想）设想在晶体中怎样才能得到这个位在晶体中怎样才能得到这个位在晶体中怎样才能得到这个位在晶体中怎样才能得到这
7、个位错？（错？（错？（错？（3 3）在足够大的切应力）在足够大的切应力）在足够大的切应力）在足够大的切应力 作用下，位错环将如何运动？作用下，位错环将如何运动？作用下，位错环将如何运动？作用下，位错环将如何运动？（4 4）在足够大的正应力）在足够大的正应力）在足够大的正应力）在足够大的正应力 作用作用作用作用下，位错环将如何运动？下，位错环将如何运动？下，位错环将如何运动？下，位错环将如何运动？第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷例题解答：例题解答：例题解答：例题解答：（1）AB为右螺位错，为右螺位错，CD为为左螺位错；左螺位错；BC为正刃位错，为正刃位错，DA为负刃位错
8、。为负刃位错。右手定则右手定则：食指食指指向位错线方向，指向位错线方向，中指中指指向柏氏矢量方向，指向柏氏矢量方向，拇指拇指指向多余半原子面方向。指向多余半原子面方向。左左(右右)法则法则来判断：拇指指向螺旋前进的方向，而其余四指来判断：拇指指向螺旋前进的方向，而其余四指代表旋转方向，凡符合右手法则的称为右螺旋型位错，凡符代表旋转方向，凡符合右手法则的称为右螺旋型位错，凡符合左手法则的称为左螺旋位错。合左手法则的称为左螺旋位错。第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷 （2）在一个完整的晶体中有）在一个完整的晶体中有一个正四棱柱贯穿晶体的上下表一个正四棱柱贯穿晶体的上下表面，
9、它和滑移面面，它和滑移面MNPQ相交于相交于ABCDA，将棱柱上部相对于下，将棱柱上部相对于下部滑移部滑移b，棱柱外的晶体不滑移。，棱柱外的晶体不滑移。（3）在足够大的切应力）在足够大的切应力作用下，位错环上部将不断沿作用下，位错环上部将不断沿x轴方轴方向运动，下部将沿向运动，下部将沿x轴负方向运动，这种运动必然使位错环个轴负方向运动，这种运动必然使位错环个边向位错环的外侧运动，使位错环扩大。边向位错环的外侧运动，使位错环扩大。（4）在足够大的正应力）在足够大的正应力作用下，作用下，AB为右螺位错，为右螺位错，CD为左为左螺位错，是不动的。位错环的螺位错，是不动的。位错环的BC、DA将发生攀移
10、。将发生攀移。BC为正刃为正刃位错，沿位错，沿-Y方向运动；方向运动；DA为负刃位错沿为负刃位错沿-Y方向运动。方向运动。第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷 例题例题例题例题5.5.5.5.在图中晶体二维图形，晶格间距在图中晶体二维图形，晶格间距在图中晶体二维图形，晶格间距在图中晶体二维图形，晶格间距a a a a，含正刃，含正刃，含正刃，含正刃位错和负刃位错，（位错和负刃位错，（位错和负刃位错，（位错和负刃位错，（1 1 1 1）围绕两个位错作柏氏回路，）围绕两个位错作柏氏回路，）围绕两个位错作柏氏回路，）围绕两个位错作柏氏回路，=？；（？；（？；（？；（2 2 2
11、2）围绕单个作柏氏回路，）围绕单个作柏氏回路，）围绕单个作柏氏回路，）围绕单个作柏氏回路，=？（表明方？（表明方？（表明方？（表明方向和强度）向和强度）向和强度）向和强度）例题解答：例题解答：例题解答：例题解答：（1 1 1 1）0 0 0 0（2 2 2 2）正刃：）正刃：）正刃：）正刃：方右，强度方右，强度方右，强度方右，强度a a a a；(右手定则：食指右手定则：食指右手定则：食指右手定则：食指-位错线；中位错线；中位错线；中位错线；中指指指指-；拇指；拇指；拇指；拇指多余半原子面多余半原子面多余半原子面多余半原子面)负刃：负刃：负刃：负刃：向左，强度向左，强度向左，强度向左，强度a
12、a a a 第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷 例题例题例题例题6 6：方形晶体中有两根刃型位错，如下图：（：方形晶体中有两根刃型位错，如下图：（：方形晶体中有两根刃型位错，如下图：（：方形晶体中有两根刃型位错，如下图：（1 1）当周围晶体）当周围晶体）当周围晶体）当周围晶体中：（中：（中：（中：（a a）空位多于平衡值；）空位多于平衡值；）空位多于平衡值；）空位多于平衡值；(b(b）空位少于平衡值；）空位少于平衡值；）空位少于平衡值；）空位少于平衡值；(c(c）间隙原）间隙原）间隙原）间隙原子多于平衡值；（子多于平衡值；（子多于平衡值；（子多于平衡值；（d d）间隙原
13、子少于平衡值时，位错易于向何种）间隙原子少于平衡值时，位错易于向何种）间隙原子少于平衡值时，位错易于向何种）间隙原子少于平衡值时，位错易于向何种方向攀移？（方向攀移？（方向攀移？（方向攀移？（2 2）加上怎样的外力，才能使这两根位错线通过纯）加上怎样的外力，才能使这两根位错线通过纯）加上怎样的外力，才能使这两根位错线通过纯）加上怎样的外力，才能使这两根位错线通过纯攀移而相互靠拢？攀移而相互靠拢？攀移而相互靠拢？攀移而相互靠拢？（1 1）晶体中刃型位错的正攀移（空位迁）晶体中刃型位错的正攀移（空位迁）晶体中刃型位错的正攀移（空位迁）晶体中刃型位错的正攀移（空位迁移到或间隙原子离开多余半原子面下端
14、，移到或间隙原子离开多余半原子面下端，移到或间隙原子离开多余半原子面下端，移到或间隙原子离开多余半原子面下端，多余半原子面缩小）会吸收空位或产生间多余半原子面缩小）会吸收空位或产生间多余半原子面缩小）会吸收空位或产生间多余半原子面缩小）会吸收空位或产生间隙原子，反之，负攀移（间隙原子迁移到隙原子，反之，负攀移（间隙原子迁移到隙原子，反之，负攀移（间隙原子迁移到隙原子，反之，负攀移（间隙原子迁移到或空位离开多余半原子面下端，多余半原或空位离开多余半原子面下端，多余半原或空位离开多余半原子面下端，多余半原或空位离开多余半原子面下端，多余半原子面扩大）会吸收间隙原子和放出空位，子面扩大）会吸收间隙原
15、子和放出空位，子面扩大）会吸收间隙原子和放出空位，子面扩大）会吸收间隙原子和放出空位，故（故（故（故（a a）（）（）（）（d d）两种情况下位错易发生正攀移；）两种情况下位错易发生正攀移；）两种情况下位错易发生正攀移；）两种情况下位错易发生正攀移；(b)(c)(b)(c)两种情况下位错易发生负攀移两种情况下位错易发生负攀移两种情况下位错易发生负攀移两种情况下位错易发生负攀移 （2 2）方形晶体受到如下图所示的压应力）方形晶体受到如下图所示的压应力）方形晶体受到如下图所示的压应力）方形晶体受到如下图所示的压应力时，会使这两根位错线都发生正攀移而相时，会使这两根位错线都发生正攀移而相时，会使这两
16、根位错线都发生正攀移而相时，会使这两根位错线都发生正攀移而相互靠拢。互靠拢。互靠拢。互靠拢。第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷 例题例题例题例题8 8：试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程和：试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程和：试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程和：试说明滑移，攀移及交滑移的条件，过程和结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。结果，并阐述如何确定位错滑移运动的方向。例题解答：例题解答：例题解答：例题解答：滑移：切
17、应力作用、切应力大于临界分切应力滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力滑移：切应力作用、切应力大于临界分切应力 ；台阶。台阶。台阶。台阶。攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多攀移：纯刃位错、正应力、热激活原子扩散；多余半原子面的扩大与缩小。余半原子面的扩大与缩小。余半原子面的扩大与缩小。余半原子面的扩大与缩小。交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；交滑移：纯螺位错、相交位错线的多个滑移面；交滑移：纯螺位错、相交位错线的
18、多个滑移面；位错增殖位错增殖位错增殖位错增殖 第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷例题例题9.判断下列位错反应能否进行：判断下列位错反应能否进行：（1）（2）（3）（4）习题解答习题解答：根据位错反应的两个条件根据位错反应的两个条件(1)能能 （2）、（）、（3）、（）、（4）均不能。）均不能。第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷1 1、各类缺陷的定义和特征、各类缺陷的定义和特征2 2、点缺陷的类型和平衡浓度公式、点缺陷的类型和平衡浓度公式3 3、线缺陷的类型（刃型、螺型、混合型位错），刃位错、螺位、线缺陷的类型（刃型、螺型、混合型位错），刃位错、螺
19、位错和混合位错的判断及其特征。错和混合位错的判断及其特征。4 4、柏氏矢量的特征，柏氏矢量与位错的关系、柏氏矢量的特征，柏氏矢量与位错的关系5 5、位错运动及特性、滑移、位错运动及特性、滑移、(双双)交滑移、多滑移、攀移、交割、交滑移、多滑移、攀移、交割、割价、扭折、塞积割价、扭折、塞积6 6、位错的应力场、应变能、线张力、作用在位错上的力、位错的应力场、应变能、线张力、作用在位错上的力7 7、位错密度、位错源、位错生成、位错的增殖、位错密度、位错源、位错生成、位错的增殖(F-R(F-R源、双交滑源、双交滑移机制等移机制等)、位错分解与合成、位错反应、位错分解与合成、位错反应8 8、全位错、不
20、全位错、堆垛层错、全位错、不全位错、堆垛层错9 9、面缺陷、表面、表面、面缺陷、表面、表面(能能)、界面、界面(能能)、晶界及类型、相界、晶界及类型、相界(能能)及类型、孪晶界及类型、孪晶界1010、晶界的特性、晶界的特性(大、小角度晶界大、小角度晶界)本本 章章 小小 结结第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷本章的知识结构本章的知识结构第三章第三章第三章第三章 晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷本章知识点本章知识点 1 1、点缺陷平衡浓度计算公式；、点缺陷平衡浓度计算公式；2 2、位错类型的判断及其特征；柏氏矢量及其特、位错类型的判断及其特征；柏氏矢量及其特征；柏氏矢量、位错类型、外加切应力、位错运征；柏氏矢量、位错类型、外加切应力、位错运动之间的关系；位错的滑移与位错的增殖动之间的关系；位错的滑移与位错的增殖(F-R(F-R源、源、双交滑移过程及图示双交滑移过程及图示)；位错的滑移所需要的力；位错的滑移所需要的力；位错密度和位错反应；位错密度和位错反应；3 3、晶界与相界、晶界的特征和作用。、晶界与相界、晶界的特征和作用。4.概念和区别概念概念和区别概念