材料科学基础A
第二章 晶体缺陷习题
一、名词解释。（每个2分）
能量起伏 位错 位错线 螺位错 刃位错 混合位错 伯氏矢量 伯氏回路 位错的易动性
可滑移面 易滑移面 滑移 攀移 晶界 相界 大角度晶界 小角度晶界 亚晶界 孪晶界
共格界面 非共格界面 界面能 内吸附 反内吸附
二、判断题。（每小题1分）
1、点缺陷是一种热力学平衡的晶体缺陷，随温度的上升空位的浓度增大，故此空位在热力
学上是不稳定的。（ ）
2、晶体中随着空位浓度的提高，一般晶体的电阻率升高导电性变差。（ ）
3、柏氏回路的起点任意，故此伯氏回路可以从位错线处开始，其形状和大小任意。（ ）
4、一根不分叉的位错无论形状如何变化它只有一个恒定不变的柏氏矢量。（ ）
5、位错线不能中止于晶体内部，只能中止于晶界、晶体表面或在晶内形成位错环、位错网
络或发生位错反应。
6、螺位错在正应力的作用下可进行攀移，在切应力作用下可进行滑移。（ ）
7、在滑移面上因为密排晶向间的间距大则P-N力也大，故此晶体中沿密排方向的位错线最
稳定。（ ）
8、基于界面能降低的原理，晶界的平直化和晶粒的长大都是自发过程。（ ）
9、一般的大角度晶界的界面能高于小角度晶界的界面能，而共格界面的界面能高于非共格
界面的界面能。（ ）。
10、晶界处点阵畸变较大，因此晶界具有较高的界面能导致晶面易于被腐蚀。（ ）
三、填空题。（每空1分）
1、晶体中的缺陷按照几何特征可分为： 、 和 三种。
2、空位的基本类型包括 空位和 空位，其中 空位的附
近往往存在间隙原子。
3、空位形成能（Uv）指的是： ，一般的
Uv越大，空位浓度越 。
4、位错是一种线缺陷，按照其几何结构特征可分为 型、 型和 型。
5、伯氏矢量代表了位错线周围点阵畸变量的总和，反映了畸变量的 和 ，
而 的值越大，位错线周围点阵畸变越严重。
6、刃型位错在 的作用下在滑移面上并沿滑移方向进行滑移运动；在垂直于半原子面
第二章 晶体缺陷
P2
问题 空位形成应该遵循物质守恒，即内部原子跑到表面上。空位形成整体是膨胀过程，但具体机制较复杂。一方面，缺少了原子会造成整体收缩；另一方面，跑到表面的原子使体积增加，综合效果是形成一个空位导致半个原子体积的增加。相关问题有：1.如果测量产生空位的晶体，其点阵常数是增大还是缩小？2.将点阵常数测量结果与晶体整体膨胀的事实做对比，能够发现什么与空位浓度相关的规律？提示：由简到繁是惯用的方法，故可以考虑一维晶体。
答：① 增大
② 随着晶体整体膨胀的增加，空位浓度增加。
——详见潘金生《材料科学基础》P213空位的测量
（点阵常数+膨胀率+空位浓度三者之间的关系）
问题 图2－2中的置换原子(黑色)的尺寸画得有些随意。假定(b)图中黑原子半径比白的小10％，而(c)图中大10％，问哪种情况下基体内的应变能更大些？为什么？
答：（b）图中应变能更大。
①应变能是由附近白原子点阵常数的变化引起的结合能的改变量。
②由结合能的图像可知，在平衡位置r0左右，曲线并非对称(形变大时非弹性成分的存在)。产生相同且较大(与0.01%对比着看)的形变时，压缩引起的应变能更大。
P4
问题 Al2O3溶入MgO(具有NaCl结构)中，形成的非禀性点缺陷在正离子的位置，还是相反？ 答：Al2O3溶入MgO晶体，由于Al离子是+3价，，而Mg离子是+2价，所以当两个铝离子取代两个镁离子的位置后，附近的一个镁离子必须空出，形成的非禀性点缺陷在正离子的位置。
问题 图2－3(a)的画法有些问题。更好的画法是将图中的大小方块画在一起，即正负离子空位成对出现(参见余永宁“材料科学基础”图6－5)。为什么成对的画法更好些？
答：因为①正、负电中心成对出现的时候，满足局部电中性。
②正、负电中心有相互吸引作用，离得越远，系统能量越高。因此，正负离子空位成对出现时，使系统自由能降低，是自发过程。
P7
问题 如何理解STUG中的负号？
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P2
问题 空位形成应该遵循物质守恒，即内部原子跑到表面上。空位形成整体是膨胀过程，但具体机制较复杂。一方面，缺少了原子会造成整体收缩；另一方面，跑到表面的原子使体积增加，综合效果是形成一个空位导致半个原子体积的增加。相关问题有：1.如果测量产生空位的晶体，其点阵常数是增大还是缩小？2.将点阵常数测量结果与晶体整体膨胀的事实做对比，能够发现什么与空位浓度相关的规律？提示：由简到繁是惯用的方法，故可以考虑一维晶体。个人收集整理 勿做商业用途
答：① 增大
② 随着晶体整体膨胀的增加，空位浓度增加。
-——详见潘金生《材料科学基础》P213空位的测量
问题 溶质原子尽管造成局部的排列偏离，但并不把它算为点缺陷，为什么？
答：由对“置换原子”与“空位”的比较及“间隙溶质”与“自间隙原子”的比较可知，溶质原子的加入所产生的对于标准态的偏离比较小，因此不把它算为点缺陷。个人收集整理 勿做商业用途
问题 图2－2中的置换原子(黑色)的尺寸画得有些随意。假定(b)图中黑原子半径比白的小5％，而(c)图中大5％，问那种情况下基体内的应变能更大些？为什么？个人收集整理 勿做商业用途
答：（b）图中应变能更大。
①（a）图中，周围白原子点阵常数变大，呈现拉伸状态。（b）图中，周围白原子点阵常数变小，呈现压缩状态。个人收集整理 勿做商业用途
②由右结合能的图像可知，在平衡位置r0左右，曲线并非对称。产生相同的形变，压缩引起的应变能更大。
所以(b)图中应变能更大。 P4 个人收集整理 仅供参考学习
2 / 19 问题 Al2O3溶入MgO(具有NaCl结构)中，形成的非禀性点缺陷在正离子的位置，还是相反？
答：Al2O3溶入MgO晶体，由于Al离子是+3价，，而Mg离子是+2价，所以当两个铝离子取代两个镁离子的位置后，附近的一个镁离子必须空出，形成的非禀性点缺陷在正离子的位置。个人收集整理 勿做商业用途
第二章 晶体结构缺陷
1.（错）位错属于线缺陷，因为它的晶格畸变区是一条几何线。
2．（错）螺型位错的柏氏失量与其位错线垂直，刃型位错的柏氏失量与其位错线是平行。
3. （错）肖特基缺陷是由于外来原子进入晶体而产生的缺陷。
4.（错）弗伦克尔缺陷是由于外来原子进入晶体而产生的缺陷。
二 选择题
1．非化学剂量化合物Zn1+xO中存在 A 。
A. 填隙阳离子 B. 阳离子空位
C. 填隙阴离子 D. 阴离子空位
2. 非化学计量化合物UO2+x中存在 C 。
A. 填隙阳离子 B. 阳离子空位
C. 填隙阴离子 D. 阴离子空位
3．非化学剂量化合物TiO2－x中存在 D 。
A. 填隙阳离子 B. 阳离子空位
C. 填隙阴离子 D. 阴离子空位
4. 螺型位错的位错线是 A 。
A. 曲线 B. 直线 C. 折线 D. 环形线
5．非化学剂量化合物ZnO1－x中存在 D 。
A. 填隙阳离子 B. 阳离子空位
C. 填隙阴离子 D. 阴离子空位
6. 非化学计量化合物UO2+x中存在 C 。
A. 填隙阳离子 B. 阳离子空位 C. 填隙阴离子 D. 阴离子空位
三、名词解释
1. 弗仑克尔缺陷
原子离开其平衡位置二进入附近的间隙位置，在原来位置上留下空位所形成的缺陷，特点是填隙原子与空位总是成对出现。
