《材料科学基础》作业1

aaa[101]?[211]?[112]66(1)2

aaa[112]?[111]?[111]26(2)3

aaa[112]?[110]?63[111] (3)63. 铜晶体中有一直刃位错,试作出由此位错所产生的最大切应力与距

离的关系曲线,并计算当距离为1μm时的最大分切应力。(铜晶体的G=50Gpa, γ=1/3,b=0.256nm)

作业4

1. 选择题

(1) 计算位错受力的表达式?=τb中的τ是指______

a. 外力在滑移面的滑移方向上的分切应力; b. 外加切应力;

c. 外力在位错线运动方向上的分切应力。

(2) 在一块晶体中有一根刃位错线L和一根相同长度的螺位错线S,两者的应变能有以下关系:

a. EL>Es b. EL

(3) 位错受力(运动)方向处处垂直于位错线,在运动过程中是可变的,晶体作相对滑动的方向————

d. 也随位错线运动方向而改变

e. 始终是柏氏矢量方向 f. 始终是外力方向

2. 在相距为l的两滑移面上有两个平行的异号刃位错,如图所示,问

L B

θ (1) 要使两位错在各自滑移面上作相向运动,需施加多大切应力?方

向如何?A (2) 要使两位错在各自滑移面上作反向运动,需施加多大切应力?方向如何?

思考题.设有两条交叉(正交但不共面)的位错线AB和CD,其柏氏矢量

作用(要求算出单位长度位错线的受力?,总力F和总力距M): (1)两个位错都是螺型; (2)两个位错都是刃型; (3) 一个是螺型,一个是刃型。

????bbbb分别为1和2,且︱1︱ =︱2︱=b。试求下述情况下两位错间的交互

作业5

1. 方形晶体中有两根刃型位错(如图所示),(1)当周围晶体中:(a)

空位多于平衡值;(b)空位少于平衡值;(c)间隙原子多于平衡值;(d)间隙原子少于平衡值时;位错分别易于向什么方向攀移?

b

b

(2)加上怎样的外力,才能使这两根位错线通过纯攀移而相互靠拢? 2. 铜单晶中相互缠结的三维位错网络结点之间的平均距离为D, (1) 计算位错增殖所需要的应力τ(提示:位错网络中两结点和它的

之间的位错段可作为F-R源) (2) 如果此应力决定了材料的剪切强度,为达到G/100的强度值,D

应为何值?(已知G=50GPa,a=0.36nm) (3) 计算当剪切强度为42MPa时的位错密度ρ(对于三维位错网络,

ρ=2/D2) 3. 在FCC晶体的滑移面上有一扩展位错A和封闭位错环B,如图所示。

??组成扩展位错的两条Shockley分位错的柏氏失量分别为b2及b3,位错环

??的柏氏失量为b1=b3。问(1)A和B的层错有无差别?为什么?(2)

假定A和B的形状和尺寸不变且都向左运动时,在位错扫过的滑移面上下的原子是如何运动的?

???bb2 3 B b1

A 作业6

??1. 在汤普森四面体中计算b=AB+CB及b=AB+BC的位错能量,并指出哪

一个反应易于进行,上述反应是否释放能量。

2. 估算Al、Cu和不锈钢中扩展位错的平衡宽度。已知三种材料的点阵常数α和剪切模量G分别是:α Al=0.404nm,αCu=0.361nm,α

6262

不锈钢=0.356nm,GAl=3×10N/cm,GCu=5×10N/cm, G不锈钢

=10×106N/cm2,γAl=0.20J/m2,γCu=0.04 J/m2, γ

2

不锈钢=0.02 J/m。

aa[101][121]263. 已知单位位错能与肖克莱不全位错相结合形成弗兰克

不全位错,试说明:

(1) 新生成的弗兰克不全位错的柏氏失量; (2) 该位错为什么称为固定位错。

a[011]24. 面心立方晶体中有位错沿[211]方向排列,它分解为Shockley

不全位错:

(1) 写出位错反应式;

(2) 已知该晶体G=45GPa,层错能γ=0.045 J/m2, 求出该

层错的平衡宽度。

作业7

1. 试比较Shockley位错、弗兰克位错、压杆位错的异同点。 2. 简述Thompson四面体的作用

作业8

1. 选择题

1)如果倾斜晶体中的位错的平均柏氏矢量不与晶界垂直则

a. 晶界能量较低; b. 晶界会有长程应力; c. 晶界位错构成一种亚稳定组态 2)金属的表面自由能,随其结合键的增加而增加,所以

a. 高熔点金属的表面自由能比低熔点金属的要高些;

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