位错期末考试(2)报告

位错的形成机理及对材料性能的影响前言晶体的主要特征是其中原子（或分子）的规则排列，但实际晶体中的原子排列会由于各种原因或多或少地偏离严格的周期性，于是就形成了晶体的缺陷，晶体中缺陷的种类很多，它影响着晶体的力学、热学、电学、光学等各方面的性质。

晶体缺陷的存在，破坏了完美晶体的有序性，引起晶体内能U和熵S增加。

按缺陷在空间的几何构型可将缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷，它们分别取决于缺陷的延伸范围是零维、一维、二维还是三维来近似描述。

每一类缺陷都会对晶体的性能产生很大影响，例如点缺陷会影响晶体的电学、光学和机械性能，线缺陷会严重影响晶体的强度、电性能等。

一、位错形成的机理位错是原子的一种特殊组态，是一种具有特殊结构的晶格缺陷，因为它在一个方向上尺寸较长，所以被称为线状缺陷。

位错线周围附近的原子偏离自己的平衡位置，造成晶格畸变。

理想位错主要有两种形式：刃位错和螺位错。

混合位错兼有前面两者的特征。

（1）刃位错设有一简单立方结构的晶体，在切应力的作用下发生局部滑移，发生局部滑移后晶体内在垂直方向出现了一个多余的半原子面，在晶格内产生了缺陷，这就是位错，这种位错在晶体中有一个刀刃状的多余半原子面，所以称为刃型位错。

通常称晶体上半部多出原子面的位错为正刃型位错，用符号“┴”表示，反之为负刃型位错，用“┬”表示。

（2）螺型位错上半部分晶体的右边相对于它下面的晶体移动了一个原子间距。

在晶体已滑移和未滑移之间存在一个过渡区，在这个过渡区内的上下二层的原子相互移动的距离小于一个原子间距，因此它们都处于非平衡位置。

这个过渡区就是螺型位错，也是晶体已滑移区和未滑移区的分界线。

之所以称其为螺型位错，是因为如果把过渡区的原子依次连接起来可以形成“螺旋线”。

螺型位错分为左旋和右旋。

（3）混合位错如果局部滑移从晶体的一角开始，然后逐渐扩大滑移范围，滑移区和未滑移区的交界为曲线AB 。

在A 处，位错线和滑移方向平行，是纯螺型位错；在B 处，位错线和滑方向垂直，是纯刃型位错。

《材料科学基础》期末考试题2评分标准（材料科学与工程专业2004级选课二班）一判断题：（共15分，每小题1分）（正确的记“V”, 错误的记“X”）答错不得分二选择题：（共20分，每题2分）答错或回答不全不得分三简答题：（20分，每题5分）1 螺形位错的类型是如何判定的：柏氏回路旋进方向，旋转方向与右手法则的关系阐述不清酌情扣分。

22用等应变理论解释两相都有较好塑性的两相合金的强化作用：合金塑性变形过程中，两相应变相等 (1分) ，平均流变应力为：σ=φ1σ1+φ2σ2式中φ为体积分数；σ为流变应力。

当第二相强于基相时，σ2>σ1，或σ2=σ1+δ，σ=φ1σ1+φ2（σ1+δ）=σ1+φ2δ>σ1。

合金得以强化。

(4分)3包晶反应速度非常缓慢的原因是：β相，α相与液相之关系（3分）。

固相中原子扩散比液相中困难得多，所以包晶反应速度非常缓慢（2分）。

4 ①三个过程：回复、再结晶、晶粒长大。

（2分）②硬度、强度下降，应力下降，延展性能上升。

（3分）四画图：（10分，每图各2分）错一图扣2分。

五综合题：（35分，第1题15分，第2题20分）1．(1)：相为β（3分）；组织为β(3分)。

wα=(90-90)/(90-5)=0%wβ=1-0=100%（2）由(X-50)/(90-50)=10%解得：X=54%答：该合金成分为w B=54%。

（3分）回答不全或书写有误酌情扣分。

2．（1）（a）包晶转变L ⇔ r-Fe +Fe3C（b）共析转变：r-Fe ⇔α-Fe +Fe3C（c）包晶转变：L+δ-Fe ⇔ r-Fe （3分）（2）αp=[（6.69-0.77）/6.69]×100%=88%Fe3C p=100%-88%=12% （7分）（3）结晶过程：降温时首先析出γ相，直到液相全部凝固；然后γ相先共析反应析出渗碳体Fe3CⅡ，接着γ共析反应转变为P。

室温组织为：P+ Fe3CⅡ（5分）P=[(6.69-1.2)/(6.69-0.77)]×100%=93%Fe3CⅡ=[(1.2-0.77)/(6.69-0.77)]×100%=7% （5分）回答不全或书写有误酌情扣分。

位错习题答案位错习题答案位错是晶体中晶格的缺陷，它对材料的力学性能和物理性能有着重要的影响。

位错习题是学习材料科学与工程中位错概念和位错运动的重要方式。

下面将给出一些位错习题的答案，帮助读者更好地理解位错的性质和行为。

1. 位错的定义是什么？答：位错是晶体中晶格的缺陷，是晶体中原子排列的一种异常。

它是由于晶体中原子的错位或错配而引起的，可以看作是晶体中的一条线或面。

位错的存在会导致晶体中的原子排列出现错位，从而影响材料的力学性能和物理性能。

2. 位错的分类有哪些？答：位错可以分为线状位错和面状位错两种类型。

线状位错是指晶体中原子排列出现线状缺陷，常见的有边错和螺旋错。

面状位错是指晶体中原子排列出现面状缺陷，常见的有晶格错和堆垛错。

3. 位错的运动方式有哪些？答：位错的运动方式可以分为刃位错的滑移和螺位错的螺旋运动。

刃位错的滑移是指位错沿晶体中某个晶面方向滑动，从而改变晶体中原子的排列。

螺位错的螺旋运动是指位错沿晶体中某个晶面形成螺旋线运动，从而改变晶体中原子的排列。

4. 位错对材料的性能有什么影响？答：位错对材料的性能有着重要的影响。

位错的存在会导致材料的塑性变形，使材料具有较好的可塑性和可加工性。

位错也会影响材料的力学性能，如强度、韧性和硬度等。

此外，位错还会影响材料的电学、热学和磁学性能。

5. 如何通过位错来改变材料的性能？答：通过控制位错的类型和密度，可以改变材料的性能。

增加位错密度可以提高材料的塑性和可加工性，但会降低材料的强度。

减小位错密度可以提高材料的强度和硬度，但会降低材料的可塑性。

此外，通过引入位错可以改变材料的晶体结构，从而影响材料的电学、热学和磁学性能。

6. 位错的观测方法有哪些？答：位错的观测方法主要有透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射等。

透射电子显微镜可以观察到位错的形貌和分布情况，扫描电子显微镜可以观察到位错的表面形貌。

X射线衍射可以通过位错对X射线的散射来确定位错的类型和密度。

一、实验目的1. 理解位错的概念和类型。

2. 通过实验观察位错的产生、运动和扩展。

3. 研究位错对材料力学性能的影响。

二、实验原理位错是晶体中的一种缺陷，是晶体中原子排列发生局部畸变的结果。

位错的存在对材料的力学性能、导电性、热膨胀性等方面都有重要影响。

本实验通过观察和测量位错，研究其产生、运动和扩展过程，以及位错对材料力学性能的影响。

三、实验材料与设备1. 实验材料：纯铜片2. 实验设备：- 金相显微镜- 拉伸试验机- 磁力显微镜- 粒子加速器四、实验步骤1. 制备试样将纯铜片切割成适当尺寸的试样，并进行表面抛光处理。

2. 位错观察利用金相显微镜观察试样表面，寻找位错线。

3. 拉伸试验将试样放置在拉伸试验机上，进行拉伸试验。

记录试样断裂时的应力、应变等力学性能参数。

4. 磁力显微镜测量利用磁力显微镜观察位错线在试样中的分布情况，测量位错线的长度、宽度等参数。

5. 粒子加速器实验将试样放置在粒子加速器中，对试样进行辐照，观察位错线的产生、运动和扩展过程。

五、实验结果与分析1. 位错观察结果在金相显微镜下，观察到试样表面存在位错线。

位错线呈直线状，具有一定的长度和宽度。

2. 拉伸试验结果在拉伸试验中，试样断裂时的应力、应变等力学性能参数与位错线的分布和数量有关。

位错线的存在会降低材料的强度和韧性。

3. 磁力显微镜测量结果通过磁力显微镜测量，得到位错线的长度、宽度等参数。

位错线的长度一般在几十到几百纳米之间，宽度在几纳米左右。

4. 粒子加速器实验结果在粒子加速器辐照实验中，观察到位错线的产生、运动和扩展过程。

位错线的产生、运动和扩展与辐照剂量有关。

六、结论1. 位错是晶体中的一种缺陷，对材料的力学性能有重要影响。

2. 位错线的产生、运动和扩展与辐照剂量、应力等因素有关。

3. 位错线的分布和数量对材料的力学性能有显著影响。

七、实验注意事项1. 实验过程中，注意保护试样表面，避免划伤或污染。

2. 在金相显微镜观察时，调整显微镜的焦距，确保位错线清晰可见。

练习题Ⅲ（金属所）1.简单立方晶体，一个Volltera过程如下：插入一个(110)半原子面，然后再位移2/]101[，其边缘形成的位错的位错线方向和柏氏矢量是什么？2.在简单立方晶体中有两个位错，它们的柏氏矢量b 和位错的切向t分别是：位错(1)的b(1)=a[010]，t(1)=[010]；位错(2)的b(2)=a[010]，t(2)=[100]。

指出两个位错的类型以及位错的滑移面。

如果滑移面不是惟一的，说明滑移面所受的限制。

3.以一个圆筒薄壁“半原子面”插入晶体，在圆筒薄壁下侧的圆线是不是位错？4.写出距位错中心为R1范围内的位错弹性应变能。

如果弹性应变能为R1范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2为多大?这个结果说明什么？5.面心立方晶体两个平行的反号刃型位错的滑移面相距50 nm，求它们之间在滑移方向以及攀移方向最大的作用力值以及相对位置。

已知点阵常数a=0.3 nm，切变模量G=71010 Pa， =0.3。

6.当存在过饱和空位浓度时，请说明任意取向的位错环都受一个力偶作用，这力偶使位错转动变成纯刃型位错。

7.面心立方单晶体（点阵常数a=0.36 nm）受拉伸形变，拉伸轴是[001]，拉伸应力为1MPa。

求b=a[101]/2及t平行于[121]的位错在滑移和攀移方向所受的力。

8.若空位形成能为73kJ/mol，晶体从1000K淬火至室温（约300K），b约为0.3nm，问刃位错受的攀移力有多大?估计位错能否攀移？9.当位错的柏氏矢量平行x1轴，证明不论位错线是什么方向，外应力场的σ33分量都不会对位错产生作用力。

10.证明在均匀应力场作用下，一个封闭的位错环所受的总力为0。

11.两个平行自由表面的螺位错，柏氏矢量都是b，A位错距表面的距离为l1，B位错距表面的距离为l2，l2> l1，晶体的弹性模量为μ。

求这两个位错所受的映像力。

12.一个合金系，在某一温度下的fcc和hcp结构的成分自由能-成分曲线在同一成分有最小值。

一、解释以下基本概念肖脱基空位：晶体中某结点上的原子空缺了，则称为空位。

脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位称为肖脱基空位弗兰克耳空位：晶体中的原子挤入结点的空隙形成间隙原子，原来的结点位置空缺产生一个空位，一对点缺陷（空位和间隙原子）称为弗兰克耳（Frenkel）缺陷。

刃型位错：晶体内有一原子平面中断于晶体内部，这个原子平面中断处的边沿及其周围区域是一个刃型位错。

螺型位错：沿某一晶面切一刀缝，贯穿于晶体右侧至BC处，在晶体的右侧上部施加一切应力τ，使右端上下两部分晶体相对滑移一个原子间距，BC线左边晶体未发生滑移，出现已滑移区与未滑移区的边界BC。

从俯视角度看，在滑移区上下两层原子发生了错动，晶体点阵畸变最严重的区域内的两层原子平面变成螺旋面，畸变区的尺寸与长度相比小得多，在畸变区范围内称为螺型位错混合位错：位错线与滑移矢量两者方向夹角呈任意角度，位错线上任一点的滑移矢量相同。

柏氏矢量：位错是线性的点阵畸变，表征位错线的性质、位错强度、滑移矢量、表示位错区院子的畸变特征，包括畸变位置和畸变程度的矢量就称为柏氏矢量。

=L/υ；单位面积位错露头数ρs=N/s 位错密度：单位体积内位错线的总长度ρυ位错的滑移：切应力作用下，位错线沿着位错线与柏氏矢量确定的唯一平面滑移,位错线移动至晶体表面时位错消失，形成一个原子间距的滑移台阶，大小相当于一个柏氏矢量的值.位错的攀移:刃型位错垂直于滑移面方向的运动,攀移的本质是刃型位错的半原子面向上或向下运动，于是位错线亦向上或向下运动。

弗兰克—瑞德源：两个结点被钉扎的位错线段在外力的作用下不断弯曲弓出后，互相邻近的位错线抵消后产生新位错，原被钉扎错位线段恢复到原状，不断重复产生新位错的，这个不断产生新位错、被钉扎的位错线即为弗兰克-瑞德位错源。

派—纳力：周期点阵中移动单个位错时，克服位错移动阻力所需的临界切应力单位位错：b 等于单位点阵矢量的称为“单位位错”。

1、面心立方晶体中，把2个b都为[110]a/2且平行的同号螺位错从100nm推近到8nm作功多少?已知a=0.3nm，G=7×1010Pa。

解：两个同号螺位错（单位长度）间的作用力F 与它们之间的距离d 的关系为位错的柏氏矢量，两螺位错从100nm推近到8nm 作功为2、在同一滑移面上有2个互相平行的位错，其中一个位错的柏氏矢量和位错线方向的夹角为θ。

两位错的b大小相等，夹角为30°，这2个位错在滑移面上的相互作用力是否可能为零？已知常用金属材料的柏松比约为1/33、在3个平行的滑移面上有3根平行的刃型位错线A，B，C，其柏氏矢量大小相等，A，B被钉扎不能动，（1）若无其它外力，仅在A，B应力场作用下，位错C向哪个方向运动？（2）指出位错向上述方向运动时，最终在何处停下？答案见习题册P87：3-314、在Fe晶体中同一滑移面上，有3根同号且b相等的直刃型位错线A，B，C受到分剪应力τx的作用，塞积在一个障碍物前，试计算出该3根位错线的间距及障碍物受到的力（已知G=80GPa，τx=200MPa，b=0.248nm）答案见习题册P88：3-365、写出距位错中心为R1 范围内的位错弹性应变能。

如果弹性应变能为R1 范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2 为多大?6、单晶体受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为σ，求对b=a[ -101]/2 及t 平行于[1-21 ]的位错滑移和攀移方向所受的力。

已知a=0.36nm。

解：单位长度位错线在滑移面上所受的力F 是外加应力场在滑移面滑移方向的分切应力τ与柏氏矢量b 的乘积：F g=τb。

在单向拉伸（应力为σ）的情况，τ= σcosλcosϕ。

因b=a[ -101]/2 及t 平行于[1-21 ]，所以滑移面是(111)，因此，λ是[001] −[-101] 的夹角，ϕ是[001] −[111] 的夹角。

根据第1 题的计算知。

而b 的模为，最后得式中σ的单位为Pa。

晶体缺陷习题与答案1 解释以下基本概念肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、混合位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移、位错的攀移、弗兰克—瑞德源、派—纳力、单位位错、不全位错、堆垛层错、汤普森四面体、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、对称倾侧晶界、重合位置点阵、共格界面、失配度、非共格界面、内吸附。

2 指出图中各段位错的性质，并说明刃型位错部分的多余半原子面。

3 如图，某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环，并受到一均匀切应力τ。

(1)分析该位错环各段位错的结构类型。

(2)求各段位错线所受的力的大小及方向。

(3)在τ的作用下，该位错环将如何运动?(4)在τ的作用下，若使此位错环在晶体中稳定不动，其最小半径应为多大?4 面心立方晶体中，在(111)面上的单位位错]101[2ab =，在(111)面上分解为两个肖克莱不全位错，请写出该位错反应，并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出πγ242Gb s d ≈(G 切变模量，γ层错能)。

5 已知单位位错]011[2a能与肖克莱不全位错]112[6a 相结合形成弗兰克不全位错，试说明：（1）新生成的弗兰克不全位错的柏氏矢量。

(2)判定此位错反应能否进行？(3)这个位错为什么称固定位错?6 判定下列位错反应能否进行?若能进行，试在晶胞上作出矢量图。

(1)]001[]111[]111[22a a a→+(2)]211[]112[]110[662a a a+→(3)]111[]111[]112[263a a a→+7 试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为]101[2a b =的螺位错受阻时，能否通过交滑移转移到(111)，(111)，(111)面中的某个面上继续运动?为什么?8 根据晶粒的位向差及其结构特点，晶界有哪些类型?有何特点属性?9 直接观察铝试样，在晶粒内部位错密度为5×1013/m 2，如果亚晶间的角度为5o ，试估算界面上的位错间距(铝的晶格常数a=2.8×10-10m)。

一、解释概念（3×5=15分）1.空位：晶格中某格点上的原子空缺了，则称为空位，这是晶体中最重要的点缺陷。

脱位原子有可能挤入格点的间隙位置，形成间隙原子。

2.刃型位错：有一多余半原子面，好象一把刀插入晶体中，使半原子面上下两部分晶体之间产生了原子错排，称为刃型位错。

其半原子面与滑移面的交线为刃型位错线。

3.螺型位错：晶体沿某条线发生上下两部分或左右两部分错排，在位错线附近两部分原子是按螺旋形排列的，所以把这种位错称为螺型位错。

4.攀移：刃型位错在垂直于滑移面方向的运动称作攀移。

通常把多余半原子面向上运动称为正攀移，向下运动称为负攀移。

攀移可视为半原子面的伸长或缩短，可通过物质迁移即空位或原子扩散来实现。

5.割阶：一个运动的位错线特别是在受到阻碍的情况下，有可能通过其中一部分线段首先进行滑移。

若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为割阶6.层错：实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序遭到破坏和错排，称为堆垛层错，简称层错。

7.晶界：属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界。

8.扭折：一个运动的位错线特别是在受到阻碍的情况下，有可能通过其中一部分线段首先进行滑移。

若由此形成的曲折在位错的滑移面上时，称为扭折。

9.柏氏矢量：用来表征位错特征，揭示位错本质的物理量。

其大小表示位错的强度，方向及与位错线的关系表示位错的正负及类型。

10.扩展位错：通常把一个全位错分解成两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的位错组态称为扩展位错。

11.科垂尔气团：围绕刃型位错形成的溶质原子聚集物，通常阻碍位错运动，产生固溶强化效果。

12.面角位错：在FCC晶体中形成于两个{111}面的夹角上，由三个不全位错和两个层错构成的不能运动的位错组态。

二、填空（1×15＝15分）1.螺位错的滑移矢量与位错线________，凡是包含位错线的平面都可以作为它的滑移面。

但实际上，滑移通常是在那些原子________面上进行。

位错总结一. 位错概念1.晶体的滑移与位错2. 位错模型● 刃型位错： 正负刃型位错， ※位错是已滑移区与未滑移区的边界※位错线必须是连续的－位错线不能中止在晶体内部。

∴ 起止与晶体表面（或晶界）或在晶体内形成封闭回路或三维网络● 螺型位错： 左螺旋位错，右螺旋位错 ● 混合位错3.位错密度 单位元体积位错线总长度，3/m m或单位面积位位错露头数，2m4. 位错的柏氏矢量 （Burgers Vector ）● 确定方法： 柏氏回路 ●意义：1) 柏氏矢量代表晶体滑移方向(平行或反平行)和大小 2) 位错引起的晶格畸变的大小 3）决定位错的性质（类型）刃型位错 b ┴位错线 螺型位错 b//位错线混合位错 位错线与b斜交s e b b b+→,sin θb b e= θcos b b s=4）柏氏矢量的表示]110[2a b = 或 ]110[21=b●柏氏矢量的性质1）柏氏矢量的守恒性－流入节点的柏氏矢量之和等于流出节点的柏氏矢量之和2）一条为错只有一个柏氏矢量二．位错的运动1．位错的运动方式●刃型位错滑移―――滑移面：b l⨯，唯一确定的滑移面滑移方向：l v b v⊥,//滑移应力： 滑移面上的切应力－沿b 或b-攀移――攀移面： 附加半原子面攀移方向：)(b l v⨯⊥攀移应力：攀移面上的正应力； 拉应力－负攀移 压应力－正攀移 攀移伴随原子扩散，是非守恒运动，在高温下才能发生 ● 螺型位错滑移―――滑移面：包含位错线的任何平面滑移方向：l v b v⊥⊥,滑移应力 滑移面上的切应力－沿b 或b-交滑移―――同上●混合位错滑移（守恒运动）――同刃型位错非守恒运动 ――在非滑移面上运动－刃型分量的攀移和螺型分量的滑移的合成运动2．位错运动与晶体变形的关系1）滑移面两边晶体运动方向 V右手定则――以位错运动面为界， )(b l⨯所指的那部分晶体向b方向运动位错运动相关量：V v b l j i,,,,σb l⇔ ： 确定位错的性质V j i⇒σ： 确定晶体相对运动V v l⇔⇔b ⇒确定位错运动方向或晶体运动方向上述规则对位错的任何运动方式均使用2）位错运动与晶体变形的定量关系v b ρε=， v b ρε= 3） 位错增殖Frank-Read 源 LGbL Gb ≈=ατ2 L 型增殖 双交滑移4）位错的交割刃－刃交割――21//b b 21b b ⊥刃－螺交割 螺－螺交割三．实际晶体的位错 （FCC ） 1．全位错的分解2. 堆垛层错内禀层错―――滑移型， 抽出型 A B C A B C A B C A B C↓↓↓↓↓↓ B C A B C A A B C A B C ∣B C A B C A外禀层错―――插入型C A B C A C B C A B C A3．分位错――完整晶体和层错的边界● Shockley 分位错 ：特点： 1） ><=11261b 滑移型层错的边界2） 只能滑移，刃型不能攀移，螺型不能交滑移● Frank 分位错特点： 1） ><=11131b插入型或抽出型层错与完整晶体的边界2）只能攀移不能滑移4．扩展位错特点： 扩展宽度 πγπγ2422210Ga b b G d =⋅=只能滑移，不能交滑移；但束集后可交滑移5．位错反应● 位错反应的条件1） 几何条件： ∑∑='iib b2）能量条件：∑∑≤'22)()(iib b● Thompson 记号 ●形成扩展位错的反应 ●形成压杆位错的反应。

位错理论与应用试题学院：材料科学与工程学院学生：老师：日期：2011年5月2日位错理论与应用试题：1、解释：层错、扩展位错、位错束集、汤姆森四面体（20分）（1）、层错是一种晶体缺陷。

如已知FCC结构的晶体，密排面{111}堆堆垛顺序为ABCABC……以“Δ”表示AB、BC、CA……次序，用“▽”表示相反次序，即BA、CB、AC……，则FCC的正常堆垛顺序为ΔΔΔ……，HCP 密排面{0001}按照…ABAB…顺序堆垛，则表示为：Δ▽Δ▽……若在FCC 中抽走一层C，则 A B C A B ↓ A B C A B C ΔΔΔΔ▽ΔΔΔΔΔ；插入一层A，则A B C A B ↓A↓C A B C ΔΔΔΔ▽▽△△△，即在“↓”处堆垛顺序发生局部错乱，出现堆垛层错，前者为抽出型层错，后者为插入型层错，可见FCC晶体中的层错可看成是嵌入了薄层密排六方结构。

（2）、一个全位错分解为两个或多个不全位错，其间以层错带相联，这个过程称为位错的扩展，形成的缺陷体系称为扩展位错。

（3）、扩展位错有时在某些地点由于某种原因会发生局部的收缩，合并为原来的非扩展状态，这种过程称为扩展位错的束集。

（4）、1953年汤普森（N. Thompson）引入参考四面体和一套标记来描述FCC 金属中位错反应，如下图。

将四面体以ΔABC为底展开，各个线段的点阵矢量，即为汤普森记号，它把FCC金属中重要滑移面、滑移方向、柏氏矢量简单而清晰地表示出来。

2、位错的起源、增值机制及位错的分类？（15分）（1）、位错的起源主要有两个：第一个是位错本来就存在于籽晶或者其它导致晶体生长的壁面中，这些位错有一部分在晶体赖以生长的表面露头，就扩展到成长着的新晶体中；另一个是新晶体成长时的偶然性所造成的位错生核，其中包括：杂质颗粒等引起的内应力所产生的不均匀生核，成长中的不同部分的表面（如枝晶表面）之间的碰撞产生新的位错，空位片崩塌所造成的位错环。

（2）、位错的增值机制是被广泛引用的弗兰克–里德(Frank-Read，简称为F-R)源机制，如下图：这种理论认为新位错的产生是原有位错增殖的结果。

材料科学基础位错部分知识点第三章晶体结构缺陷（位错部分）1.刃型位错及螺型位错的特征刃型位错特征：1）刃型位错是由一个多余半原子面所组成的线缺陷；2）位错滑移矢量(柏氏向量)垂直于位错线，而且滑移面是位错线和滑移矢量所构成唯一平面；3）位错的滑移运动是通过滑移面上方的原子面相对于下方原子面移动一个滑移矢量来实现的；4）刃型位错线的形状可以是直线、折线和曲线；5）晶体中产生刃型位错时，其周围的点阵发生弹性畸变，使晶体处于受力状态，既有正应变，又有切应变。

螺型位错特征：1)螺型位错是由原子错排呈轴线对称的一种线缺陷；2)螺型位错线与滑移矢量平行，因此，位错线只能是直线；3)螺型位错线的滑移方向与晶体滑移方向、应力矢量方向互相垂直；4)位错线与滑移矢量同方向的为右螺型位错；为此系与滑移矢量异向的为左螺型位错。

刃型位错螺型位错位错线和柏氏矢量关系（判断位错类型）⊥∥滑移方向∥b∥b位错线运动方向和柏氏矢量关系∥⊥相关概念（ppt上的，大概看一看）：A.位错运动与晶体滑移：通过位错运动可以在较小的外加载荷下晶体产生滑移，宏观显现为产生塑性变形。

B.位错线：位错产生点阵畸变区空间呈线状分布。

对于纯刃型位错，其可以描述为刃型位错多余半原子面的下端沿线。

为了与其它类型位错统一，位错线可表述为已滑移区与未滑移区的交界线。

C.混合型位错：在外力作用下，两部分之间发生相对滑移，在晶体内部已滑移和未滑移部分的交线既不垂直也不平行滑移方向(柏氏矢量b)，这样的位错称为混合位错。

（位错线上任意一点，经矢量分解后，可分解为刃位错和螺位错分量。

晶体中位错线的形状可以是任意的。

）=l/V；单位面积内位错条数来表示位错密度：D.错位密度：单位体积内位错线的长度：ρv=n/S。

（金属中位错密度通常在106~8—1010~121/c㎡之间。

）ρs2.柏氏矢量：1）刃型位错和螺型位错的柏氏矢量表示：2）柏氏矢量的含义：柏氏矢量反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总累计。

晶体缺陷习题终稿第四章晶体缺陷本章主要内容：晶体中的缺陷，晶体缺陷的分类，晶体缺陷的形成点缺陷：点缺陷的类型、点缺陷的形成、点缺陷的移动、点缺陷的平衡浓度以及点缺陷对材料性能的影响。

位错：位错理论的起源：理论切变强度，位错学说位错的观察位错的基本类型和特征：边缘位错、螺旋位错和混合位错柏氏矢量：确定方法，柏氏矢量的模，实际晶体中的柏氏矢量，柏氏矢量的特性，位错密度外力场中作用在位错线上的力位错运动：滑移，攀移，位错应力场、位错应变能和位错线张力位错间的交互作用：两根平行螺位错的交互作用，两根平行刃位错的交互作用，位错的交割：螺型位错与螺型位错，刃型位错与刃型位错，螺型位错与刃型位错位错的塞积、位错的增殖实际晶体中的位错：单位位错、层错、不完全位错、肖克利-弗兰克不完全位错反应和汤普森四面体位错与溶质原子的交互作用：弹性交互作用，柯垂尔气团。

一、填空1空位是热力学_______________的缺陷，而位错是热力学_____________的缺陷。

2fcc晶体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是_________________；bcc晶体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是_________________;hcp晶体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是_________________;fcc中frank位错的柏氏矢量是___________。

3.当B=A/2<110>的扩展位错从晶体中滑出后，晶体表面台阶的高度为。

4在某温度下，晶体中的空位数与点阵数的比值称为__________________。

5.是位错线的单位向量，B是伯杰向量，然后B=0_____________________________________。

6三根右螺型位错线的正向都指向位错结点，则它们的柏氏矢量之和等于______。

7.让位错运动引起的晶体体积变化为？v、然后呢？V=0，运动，？五、0体育。

8fcc晶体中单位位错的柏氏矢量是________________，肖克莱位错的柏氏矢量是____________，弗兰克位错的柏氏矢量是_______________。