串讲7-8章.doc

第七章 晶体缺陷 1. 晶体中缺陷分类 点缺陷：空位、间隙原子、置换原子 线缺陷：刃型位错、螺形位错 面缺陷：表面和界面 外表面 晶界和亚晶界 孪晶界 相界 2. 空位平衡浓度的推导P82 间隙原子平衡浓度的结论 3. 刃形位错： 定义 位错线与伯氏矢量垂直的位错。 特点： 有一个多余的半原子面； 晶体中已滑移区与未滑移区边界线，不一定是直线，也可为折线或曲线，但它必须与滑移方向垂直，也垂直于滑移矢量； 只有一个滑移面。 4. 螺形位错 定义 位错线与伯氏矢量平行的位错。 特点 无额外半原子面，原子错排呈轴对称性； 位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直； 滑移面有多个，但通常是在密排面上进行。 5. 伯氏矢量 伯氏矢量与伯氏回路的起点和具体途径无关； 一根位错线具有唯一的伯氏矢量； 一根位错分解为多个位错时，其分解后的位错的伯氏矢量之和等于原位错的伯氏矢量； 位错在晶体中存在的形态可形成一个闭合的位错环，或连接与其他位错，或终止在晶界，或露头于晶体表面，但不能中断于晶体内部。 6. 位错交割P94 交割的结果，台阶的性质 7. 位错反应P109 几何条件 反应前后的伯氏矢量相等 能量条件 反应前的b2和大于反应后的b2 例7-1 在金属中形成一个空位所需的激活能为2.0eV（或0.32*10-18J）。在800℃时，1*104个原子中有一个空位，在何种温度时1000个原子中含有1个空位？ 例7-2.空位随温度升高而增加，在20℃和1020℃之间，由于热膨胀bcc铁的晶格常数增加0.51%，而密度减少2.0%，假设在20℃时，此金属中每1000个单位晶胞中有1个空位，试估计在1020℃时每1000个单位晶胞中有多少个空位？ 例题解答： T=20℃, 晶格常数为a,密度为ρ, 则在T=1020℃时，晶格常数为1.0051a，密度为0.98ρ。 , 此时每1000个单位晶胞中有11个空位。 例7-3.在500℃（773K）所做扩散实验指出，在1010个原子中有一个原子具有足够的激活能可以跳出其平衡位置而进入间隙位置，在600℃时，此比例会增加到109，问： （1）此跳跃所需要的激活能？ （2）在700℃（973K）具有足够能量的原子所占的比例为多少？ 例题解答： （1）据，（P83—3.8式）得 联立，解得 （2） n/N= exp[-2.92－（2.14×10-17）/（1.38×10-24×973）] = 6×10-9 例7-4.在金属中形成一个空位所需要的激活能为2.0eV（或0.32×10-18J）。在800℃时，1×104个原子中有一个空位，问在何种温度下，1000个原子中含有1个空位？ 例题解答： 据 ，（P83—3.8式）得 T=800℃=1073K 则： 故 例7-5. 两个相同符合的的刃型位错，在同一滑移面相遇；它们会排斥还是会吸引？ 例题解答： 排斥，只有排斥才降低能量 例7-6. 方形晶体中有两根刃型位错，如下图：（1）当周围晶体中：（a）空位多于平衡值；(b）空位少于平衡值；(c）间隙原子多于平衡值；（d）间隙原子少于平衡值时，位错易于向何种方向攀移？（2）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？ 例题解答： （1）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，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，故（a）（d）两种情况下位错易发生正攀移；(b) (c) 两种情况下位错易发生负攀移 例7-7. 简单立方晶体中（100）面上有一位错，=[00]，§// [001]，问： （1）若在（001）面上有一个=[010]，§// [100]的位错与之相交割，结果如何？ （2）若在（001）面上有一个=[100]，§// [001]的位移与之相交割，结果如何？ （3）交割反应的结果对位错进一步运动有何影响？ 例题解答： （1）为两相互平行的刃型位错的交割，请参考P94图3.20(b) （2）为两相互垂直的刃型位错和螺型位错的交割，请参考P95图3.21 （3）位错线产生的扭折继续随主位错线沿原来的滑移面运动，但在运动过程中由于线张力的作用，扭折会变直（消失）。位错线产生的割阶要继续随主位错线沿原来的滑移面运动，需更大的外力做功，提供割阶随位错运动使之发生攀移（割阶的那段位错的滑移面与原位错的滑移面不同，只能发生攀移）时所需的空位或间隙原子形成能或迁移能。 例7-8. 判断下列位错反应能否进行：P109 （1） （2） （3） （4）