物理冶金学第四章习题及答案

1 第四章 习 题 1. 解释下列基本概念及术语 刃型位错 螺型位错 柏氏矢量 混合位错 割阶与扭折 位错密度 位错的应力场 位错的弹性应变能 线张力 位错的滑移 位错的攀移 位错塞积 柯氏气团 完全位错 不全位错 堆垛层错 层错能 扩展位错 位错反应 肖克莱不全位错 洛玛－柯垂耳位错 束集 弗兰克不全位错 2. 简述柏氏矢量的特性 解：（1）柏氏矢量与所作的柏氏回路的起点选择、具体途径无关。 （2）如果所作的柏氏回路包含有几个位错，则得出的柏氏矢量是这几个位错的柏氏矢量之总和。朝向节点的各位错的柏氏矢量之总和必然等于离开节点的位错的柏氏矢量之总和。 （3）从柏氏矢量的这些特性可知，位错线只能终止在晶体表面或晶界上，而不能中断于晶体的内部。在晶体内部，它只能形成封闭的环或与其它位错相遇于节点。 3. 证明位错线不能终止在晶体内部。 解：设有一位错C终止在晶体内部，如图所示，终点为A。绕位错C作一柏氏回路L1，得柏氏矢量b。现把回路移动到 L2 位置 ，按 柏氏回路性质 ，柏氏回路在完整 晶体中移动，它所得的柏氏矢量不会 改 变，仍 为b。但 从另 一角 度看 ，L2 内是完整 晶体，它对 应的柏氏矢量应为0。这二 者是矛 盾 的，所以 这时 不可能的。 4. 一个位错环能否 各部分 都 是螺型位错，能否 各部分 都 是刃型位错？ 为什 么 ？ 解：螺型位错的柏氏矢量与位错线平 行 ，一根 位错只有一个柏氏矢量，而一个位错环不可能与一个方 向处 处 平 行 ，所以 一个位错环不能各部分 都 是螺型位错。刃位错的柏氏矢量与位错线垂直 ，如果柏氏矢量垂直 位错环所在的平 面，则位错环处 处 都 是刃型位错。这种 位错的滑移面是位错环与柏氏矢量方 向组 成的棱 柱 面，这种 位错又 称 棱 柱 位错。 5. 计 算 产 生 1cm长 的直 刃型位错所需 要 的能量，并 指 出占 一半 能量的区 域 半 径（设r0＝ 1nm，R＝ 1cm，G＝ 50GPa，b＝ 0.25nm，ν＝ 1/3）。 解：产 生 1cm长 的直 刃型位错所需 要 的能量W1等于1cm长 的直 刃型位错的应变能。 2992221119050 10(0.25 10 )1 10ln1ln1 106 1014 (1)1 104 3.14 (1)3GbRWJr   设占 一半 能量的区 域 半 径r为10-xcm，则 2 171ln1017ln10xrWxW 由112rWW ，可解得x ＝3.5，即r＝10-3...