题目
在一个简单立方二维晶体中, 画出一个正刃型位错和一个负刃型位错. 试求:(1) 用柏氏回路求出正、负刃型位错的柏氏矢量.(2) 若将正、负刃型位错反向时, 说明其柏氏矢量是不是也随之反向.(3) 具体写出该柏氏矢量的方向和大小.(4) 求出此两位错的柏氏矢量和.
在一个简单立方二维晶体中, 画出一个正刃型位错和一个负刃型位错. 试求:
(1) 用柏氏回路求出正、负刃型位错的柏氏矢量.
(2) 若将正、负刃型位错反向时, 说明其柏氏矢量是不是也随之反向.
(3) 具体写出该柏氏矢量的方向和大小.
(4) 求出此两位错的柏氏矢量和.
题目解答
答案
解 正负刃型位错示用意见附图1-3(a)和附图1-4(a).
(1) 正负刃型位错的柏氏矢量见附图1-3(b)和附图1-4(b).
(2) 显然, 若正、负刃型位错线反向, 则其柏氏矢量也随之反向.
(3) 假设二维平面位于YOZ坐标面, 水平方向为Y轴, 则图示正、负刃型位错方向别离为[010]和, 大小均为一个原子间距(即点阵常数a).
(4) 上述两位错的柏氏矢量大小相等, 方向相反, 故其矢量和等于0.
解析
考查要点:本题主要考查对柏氏矢量的理解及其在正负刃型位错中的应用,包括柏氏矢量的确定、方向与大小的关系,以及矢量合成。
解题核心思路:
- 柏氏回路法:通过比较实际晶体与完整晶体中闭合路径的位移差确定柏氏矢量。
- 位错线方向与柏氏矢量的关系:位错线反向时,柏氏矢量方向随之反向。
- 矢量合成:正负刃型位错的柏氏矢量大小相等、方向相反,矢量和为零。
破题关键点:
- 正刃型位错的柏氏矢量方向与位错线移动方向一致,负刃型位错相反。
- 柏氏矢量的大小等于一个原子间距(点阵常数$a$)。
第(1)题
正刃型位错的柏氏矢量:
- 在实际晶体中,沿位错线取闭合回路,发现回路闭合后存在位移。
- 在完整晶体中,对应闭合回路无位移。
- 柏氏矢量为两回路起点与终点的位移差,方向垂直于位错线(如附图1-3(b))。
负刃型位错的柏氏矢量:
- 实际晶体中闭合回路的位移方向与正刃型相反。
- 完整晶体中对应回路仍无位移。
- 柏氏矢量方向与正刃型相反(如附图1-4(b))。
第(2)题
若位错线反向:
- 柏氏回路的方向随之改变。
- 根据柏氏矢量定义,位移差方向反转。
- 因此,柏氏矢量方向与位错线方向一致,反向时柏氏矢量也反向。
第(3)题
方向与大小:
- 正刃型位错:方向为$[010]$(沿Y轴正方向)。
- 负刃型位错:方向为$[0\overline{1}0]$(沿Y轴负方向)。
- 大小:均为一个原子间距$a$。
第(4)题
矢量和:
- 正负刃型位错的柏氏矢量大小相等(均为$a$),方向相反。
- 矢量和为:$\vec{b}_{\text{正}} + \vec{b}_{\text{负}} = a - a = 0$。