、负攀移相当于自间隙原子的扩散。答:2、因为原子想要从原来的位置“挤”进半原子面的下端所引起的应变能很大。自间隙 原子难以形成,因此负攀移通常可以忽略不计。(2-39),当晶体中的点缺陷状态如下时, 方形晶体中有两个刃位错刃位错分别向图问题1.2. 空位浓度小于平衡值。什么方向攀移?空位浓度大于平衡值;1、当空位浓度大于平衡值即空位过饱和时,会发生空位的扩散,刃位错发生正攀答: 移两个位错相互靠近。2 、当空位浓度小于平衡值时,刃位错发生负攀移,两个位错相互分离。刃位错线的运动方向与外应力一致,而螺位错线却是垂直的,为什么?问题的方向平行,而又已知仅由刃位错的滑移方向一定垂直于位错线,且与伯氏矢量b答:因此刃位错的运动方向与有平行于滑移面且垂直于位错线的剪切应力分量才能时位错滑移, 外应力一致。但仅有平行于滑移面又平行于位错线的剪切应力才而螺位错的滑移方向垂直于位错线, 能使位错滑移,因此螺位错线垂直于外应力。 16(c) 2从概念上看有问题,请指出问题何在?前提是该图中产生负攀移。图问题- 空位浓度过大。答:(c)图中画出的空由负攀移的概念可知,产生负攀移的条件是空位浓度小于平衡值,而 (a)图相近,这显然是由问题的。位浓度与P25b长度的位错线上,位错应变能约为“如果把它分摊到每个原子面,即 讲义中说:问题4eV ,这里的“每个原子面”与位错线的几何关系是什么?”答:这里的“每个原子面”与位错线垂直。即把位错能分摊到位错线上的每个原子上,即看成每个原子在原子面上的插入引起的应变能。Cu0.9eV4eV。请简要说明原因。形成一个空位的能量为注意,问题,数值远低于上面的b 的大小与原子直径相当。答:上题中将能量折算到每个原子上,相当于一个自间隙原子的形成能,它比空位形成 能大得多。 刃位错的应变能通常大于螺位错,请根据应力分量概念给予解释。问题*=,而在直螺位应力、应变,又在刃位错中有四个应力、、答:由应变能zxxyy,即前者形成应变能的来源多,因此,刃位错应变能通常大于错中,仅有两个应力、zxyz 螺位错。问题 在晶体的同一滑移面上有两个半径不同的位错环,它们的柏氏矢量相同且都在滑 移面内。在外应力的作用下,哪一个位错环更容易运动?为什么?答:大位错环更容易运动。Laplas定理的学习可知,曲率半可以将位错线张力类比于表面张力,在《物理化学》中径越大,表面张力引起的附加压力越小。由此可以类推,当位错环越大,由线张力引起的阻 力越小,越容易运动。P29 1101.请从能同时抽出两层显然会增大位错线附近的应变能。问题 与抽出一层相比, 8(a)12.中其倒,请设想在图假定单位位错线是量角度分析同时抽出两层的合理性。-121 101)(111)6(先把离眼睛最近的会抽去哪些原子?提示,同时抽出两层,个原子共面上三角.那个原子去掉,因为它与本题无关。此外,倒三角下面的正三角上的原子不能动它们,因为 刃位错只是抽出半个原子面。 110ABAABAB1的情况,此时相比于抽出两层是应变能答:、抽出一层面,会出现A层上原子的最近邻原子发生了较大变化,结合能变大。而相比较于结合是小了,但相邻两(同层相邻无论从几何还是能量能和应变能,前者影响较大,因此同时抽出两层更为合理。 上都是不稳定的) 2、略。 为什么分解后的两个分位错会相互排斥?请具体分析。问题①一个位错自发分解为两个分位错是一个能量降低的过答: 程,可见,分位错的靠近使能量增加,因此两个分位错相互排斥。 ②由图可知,两个混合位错以刃型分量为主,且其柏氏矢量 指向相同,因此相互排斥,彼此分离。28。请从能量条件具体验证式-问题2a2GGbw 分解前答: o2222aaa(Gw)wGw分解后 21366ww 满足能量条件。即.0(111)?面心立方晶体的滑移面为什么是问题P22111中倒数第二问可知沿密排面最容易产面心立方晶体中的密排面是(面,由)答: (滑移面是由位错线与柏氏矢量所决定的面)生移动,即为滑移面。2.1. 你认为分摊到每个原子的层错能与空位形成能相为什么说层错能数值很低?问题 比,哪个更大一些?为什么?配但最近邻原子的排列方式并没有改变,①发生层错的区域虽然堆垛顺序有变化,答: 位数没变,仅仅造成次近邻原子排列的变化,因此层错能很低。 ②空位形成能更大。因为空位最近邻原子的都改变了。 面心立方中单位位错分解,且形成层错,整个过程显然从相对有次序变得比较混问题 乱。但是,在分析中并没有使用熵的概念,而都是借助能量原理,这是为什么?答:位错可以看成大量点缺陷串成的线,点缺陷间相互制约,混乱度受到限制,变化小, 熵的作用大为下降。 217(b)B 原子如果移到右侧,则形成的“沟槽”不再是图中,下面的两个问题-121 。问此时的位错是什么类型的?方向,而是011答:混合位错。 220.01 J/mCu0.1J/mAlCu 请给予解释。的层错能为之后,层错能降低到纯;。问题中溶入 答:仅需考虑次近邻的变化。P33202中的两类弗兰克位错,当晶体处于高温时,分别会发生什么样的变 对于图-问题 化? ,因此答:两类弗兰克位错属于刃位错,当晶体处于高温时发生正攀移(即空位扩散) ab中插入原子面半径减小。图中抽出原子面半径增大,图 224 2个分位错,它们分别是什么类型的?图中间的图中有问题-A. aaa ]1][1221111[2][2][11为混合位错。、答:为刃位错,、 6666bbBB2-40AA中的层问题 、。问是位错环,中,在图是单位位错扩展后形成的,31 错是否相同,为什么? B. C. b运动而答:、层错相同是指层错处堆垛顺序相同,层错原子可看成位错处原子沿31bb 成,又=,可见原子移动到相同位置,因此形成的层错相同。31 D. P37 E. NaCl(100)并不是NaCl的密排面是(100),但问题 上面有一段文字如下:“虽然或负,滑移面上侧的正离子(假定滑移方向为(100)上滑移时(<010>)移面,这是因为位错在 ”问:为什么)靠得很近,从而引起很大的排斥力。)会与滑移面下侧的正离子(或负离子离子 <010>”?“假定滑移方向为 <010>是该密排面的密排方向,应是最容易发生滑移的方向,若该处都不能发生滑答: 移,则说明该面不是滑移面。)(110)(NaCl。如果仅仅从电中性的角度面问题 一半晶体的位错形成方式是,抽去两层(100)(110)(100)()面而不是面问:一半为什么抽去的是也能实现实现电中性,看,抽去两层 面?提示:参考面心立方中的单位位错情形。(100)(100)(110)小,即同时抽去两层答:由图可见,同时抽去两层面形成的面间隙比 引起的周围原子的应变能小。2a/a11110020c)1 CsCl(?前者的单位位错波矢是-问题离子晶体还是结构如图 a/2aa3/23 a,但长度小的一定是单位位错吗?长度为,后者长度为。显然,100a 1CsCl;、离子晶体答:的单位位错波矢是 F. 2(离子晶体的特性)、不一定。 24b 2c稳定?问题图-为什么不如 G. (c)中相同,但层错前者多一层,图中位错与答:图中圆圈表示位错,虚线表示层错。c 稳定。即能量高一些,因此不如 ,为什么?问题“离子晶体压缩变形后,其离子电导率提高”讲义中说: 答: P40 1.2.什么是材料的各向同性?什么是各向异性?请分别举例说明。问题多晶体的表面能 Z有关。你是如何看待这一“矛盾”的?原子跑到气相;另一方面,该式中又与体配位数v成为表面原答:升华发生时,是表面原子跑到气相,但与此同时体内原子暴露到表面,因此升华热一部分提供表面原而表面原子的能量高于体内原子,所以也需要提供能量。子, Z有关。子向气相跑,一部分使体内原子变成表面原子,所以该式中与体配位数v(100)(111)面,而 既然面心立方晶体的面的表面能最低,为什么表面包含一定的问题 (111)1128(111)组成的。中的正八面体,这面组成?提示:参考图-不完全由个面都是由(111)1-12(111)面组成的正八面体,由于可知,虽然由图的比表面能最低,但均由答:(100)(100)面比表面能较高,但其面存在尖角,所以面积较大。若以面削去尖角代之,虽然 积却较小,可能使总表面能降低。 为什么在室温表面内能的作用一般远大于表面熵”,问题“对处于室温下的金属晶体, 下忽略熵的作用?对于所有的金属晶体,这种忽略都是合理的吗?合理。熵在温度高是作用较强,这里温度高低的分界线是熔点,而一般金属晶体的答: 熔点都较高,而室温时温度很低,因此可以忽略熵的作用。 对于金属铝,它的固液界面能与固气界面能哪个更大一些?为什么?提示:固气问题 界面可以视为固体与真空的分界面,因为气体的密度非常低。.

、负攀移相当于自间隙原子的扩散。答:2、因为原子想要从原来的位置“挤”进半原子面的下端所引起的应变能很大。自间隙 原子难以形成,因此负攀移通常可以忽略不计。

(2-39),当晶体中的点缺陷状态如下时, 方形晶体中有两个刃位错刃位错分别向图问题1.2. 空位浓度小于平衡值。什么方向攀移?空位浓度大于平衡值;1、当空位浓度大于平衡值即空位过饱和时,会发生空位的扩散,刃位错发生正攀答: 移两个位错相互靠近。2 、当空位浓度小于平衡值时,刃位错发生负攀移,两个位错相互分离。

刃位错线的运动方向与外应力一致,而螺位错线却是垂直的,为什么?问题的方向平行,而又已知仅由刃位错的滑移方向一定垂直于位错线,且与伯氏矢量b答:因此刃位错的运动方向与有平行于滑移面且垂直于位错线的剪切应力分量才能时位错滑移, 外应力一致。但仅有平行于滑移面又平行于位错线的剪切应力才而螺位错的滑移方向垂直于位错线, 能使位错滑移,因此螺位错线垂直于外应力。 16(c) 2从概念上看有问题,请指出问题何在?前提是该图中产生负攀移。图问题- 空位浓度过大。答:(c)图中画出的空由负攀移的概念可知,产生负攀移的条件是空位浓度小于平衡值,而 (a)图相近,这显然是由问题的。位浓度与

P25

b长度的位错线上,位错应变能约为“如果把它分摊到每个原子面,即 讲义中说:问题4eV ,这里的“每个原子面”与位错线的几何关系是什么?”答:这里的“每个原子面”与位错线垂直。即把位错能分摊到位错线上的每个原子上,即看成每个原子在原子面上的插入引起的应变能。

Cu0.9eV4eV。请简要说明原因。形成一个空位的能量为注意,问题,数值远低于上面的b 的大小与原子直径相当。答:上题中将能量折算到每个原子上,相当于一个自间隙原子的形成能,它比空位形成 能大得多。 刃位错的应变能通常大于螺位错,请根据应力分量概念给予解释。问题*=,而在直螺位应力、应变,又在刃位错中有四个应力、、答:由应变能zxxyy,即前者形成应变能的来源多,因此,刃位错应变能通常大于错中,仅有两个应力、zxyz 螺位错。问题 在晶体的同一滑移面上有两个半径不同的位错环,它们的柏氏矢量相同且都在滑 移面内。在外应力的作用下,哪一个位错环更容易运动?为什么?答:大位错环更容易运动。

Laplas定理的学习可知,曲率半可以将位错线张力类比于表面张力,在《物理化学》中径越大,表面张力引起的附加压力越小。由此可以类推,当位错环越大,由线张力引起的阻 力越小,越容易运动。

P29

 1101.请从能同时抽出两层显然会增大位错线附近的应变能。问题 与抽出一层相比, 8(a)12.中其倒,请设想在图假定单位位错线是量角度分析同时抽出两层的合理性。-121 101)(111)6(先把离眼睛最近的会抽去哪些原子?提示,同时抽出两层,个原子共面上三角.

那个原子去掉,因为它与本题无关。此外,倒三角下面的正三角上的原子不能动它们,因为 刃位错只是抽出半个原子面。 110ABAABAB1的情况,此时相比于抽出两层是应变能答:、抽出一层面,会出现A层上原子的最近邻原子发生了较大变化,结合能变大。而相比较于结合是小了,但相邻两(同层相邻无论从几何还是能量能和应变能,前者影响较大,因此同时抽出两层更为合理。 上都是不稳定的) 2、略。 为什么分解后的两个分位错会相互排斥?请具体分析。问题

①一个位错自发分解为两个分位错是一个能量降低的过答: 程,可见,分位错的靠近使能量增加,因此两个分位错相互排斥。 ②由图可知,两个混合位错以刃型分量为主,且其柏氏矢量 指向相同,因此相互排斥,彼此分离。

28。请从能量条件具体验证式-问题2a2GGbw 分解前答: o2222aaa(Gw)wGw分解后 21366ww 满足能量条件。即.0(111)?

面心立方晶体的滑移面为什么是问题P22111中倒数第二问可知沿密排面最容易产面心立方晶体中的密排面是(面,由)答: (滑移面是由位错线与柏氏矢量所决定的面)生移动,即为滑移面。2.1. 你认为分摊到每个原子的层错能与空位形成能相为什么说层错能数值很低?问题 比,哪个更大一些?为什么?配但最近邻原子的排列方式并没有改变,①发生层错的区域虽然堆垛顺序有变化,答: 位数没变,仅仅造成次近邻原子排列的变化,因此层错能很低。 ②空位形成能更大。因为空位最近邻原子的都改变了。 面心立方中单位位错分解,且形成层错,整个过程显然从相对有次序变得比较混问题 乱。但是,在分析中并没有使用熵的概念,而都是借助能量原理,这是为什么?

答:位错可以看成大量点缺陷串成的线,点缺陷间相互制约,混乱度受到限制,变化小, 熵的作用大为下降。 217(b)B 原子如果移到右侧,则形成的“沟槽”不再是图中,下面的两个问题-121 。问此时的位错是什么类型的?方向,而是011答:混合位错。

220.01 J/mCu0.1J/mAlCu 请给予解释。的层错能为之后,层错能降低到纯;。问题中溶入 答:仅需考虑次近邻的变化。

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202中的两类弗兰克位错,当晶体处于高温时,分别会发生什么样的变 对于图-问题 化?

,因此答:两类弗兰克位错属于刃位错,当晶体处于高温时发生正攀移(即空位扩散) ab中插入原子面半径减小。图中抽出原子面半径增大,图 224 2个分位错,它们分别是什么类型的?图中间的图中有问题-

A. aaa ]1][1221111[2][2][11为混合位错。、答:为刃位错,、 6666bbBB2-40AA中的层问题 、。问是位错环,中,在图是单位位错扩展后形成的,31 错是否相同,为什么?
B.
C. b运动而答:、层错相同是指层错处堆垛顺序相同,层错原子可看成位错处原子沿31bb 成,又=,可见原子移动到相同位置,因此形成的层错相同。31
D. P37
E. NaCl{100}并不是NaCl的密排面是{100},但问题 上面有一段文字如下:“虽然或负,滑移面上侧的正离子(假定滑移方向为{100}上滑移时(<010>)移面,这是因为位错在 ”问:为什么)靠得很近,从而引起很大的排斥力。)会与滑移面下侧的正离子(或负离子离子 <010>”?“假定滑移方向为 <010>是该密排面的密排方向,应是最容易发生滑移的方向,若该处都不能发生滑答: 移,则说明该面不是滑移面。){110}(NaCl。如果仅仅从电中性的角度面问题 一半晶体的位错形成方式是,抽去两层{100}{110}{100}()面而不是面问:一半为什么抽去的是也能实现实现电中性,看,抽去两层 面?提示:参考面心立方中的单位位错情形。{100}{100}{110}小,即同时抽去两层答:由图可见,同时抽去两层面形成的面间隙比 引起的周围原子的应变能小。2a/a11110020c)1 CsCl(?前者的单位位错波矢是-问题离子晶体还是结构如图 a/2aa3/23 a,但长度小的一定是单位位错吗?长度为,后者长度为。显然,100a 1CsCl;、离子晶体答:的单位位错波矢是
F. 2(离子晶体的特性)、不一定。 24b 2c稳定?问题图-为什么不如
G. (c)中相同,但层错前者多一层,图中位错与答:图中圆圈表示位错,虚线表示层错。c 稳定。即能量高一些,因此不如
,为什么?问题“离子晶体压缩变形后,其离子电导率提高”讲义中说: 答:
P40
1.2.什么是材料的各向同性?什么是各向异性?请分别举例说明。问题多晶体的表面能
Z有关。你是如何看待这一“矛盾”的?原子跑到气相;另一方面,该式中又与体配位数v成为表面原答:升华发生时,是表面原子跑到气相,但与此同时体内原子暴露到表面,因此升华热一部分提供表面原而表面原子的能量高于体内原子,所以也需要提供能量。子, Z有关。子向气相跑,一部分使体内原子变成表面原子,所以该式中与体配位数v{100}{111}面,而 既然面心立方晶体的面的表面能最低,为什么表面包含一定的问题 {111}1128{111}组成的。中的正八面体,这面组成?提示:参考图-不完全由个面都是由{111}1-12{111}面组成的正八面体,由于可知,虽然由图的比表面能最低,但均由答:{100}{100}面比表面能较高,但其面存在尖角,所以面积较大。若以面削去尖角代之,虽然 积却较小,可能使总表面能降低。 为什么在室温表面内能的作用一般远大于表面熵”,问题“对处于室温下的金属晶体, 下忽略熵的作用?对于所有的金属晶体,这种忽略都是合理的吗?合理。熵在温度高是作用较强,这里温度高低的分界线是熔点,而一般金属晶体的答: 熔点都较高,而室温时温度很低,因此可以忽略熵的作用。 对于金属铝,它的固液界面能与固气界面能哪个更大一些?为什么?提示:固气问题 界面可以视为固体与真空的分界面,因为气体的密度非常低。.