第一章 工程材料中的原子排列

材料科学基础重要课件

第一章

1.作图表示立方晶系中的(123)、(012)、（421）晶面和102、[211]、[346]晶向。

2.分别计算面心立方结构与体心立方结构的{100},{110}和111晶面族的面间距,并指出面间距最大的晶面(设两种结构的点阵常数均为a).

3.分别计算fcc和bcc中的{100},{110},{111}晶面族的原子面密度和<100>,<110>,<111>晶向族的原子线密度,并指出两种结构的差别.(提示:晶面原子密度为单位面积中的原子数;晶向原子密度为单位长度上的原子数)

4.在(0110)面上绘出[2113]晶向。

5.在六方晶系中画出以下常见晶向[0001],[2110]、[1010]、[1120]、[1210]等。

6.若将一块铁进行加热至850度,然后快速冷却到20度的热处理,试计算处理前 后空位数应增加多少倍。（设铁中形成1mol空位所需要的能量为104600J）

7.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,说明其柏氏矢量是否也随之反向.

(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.

8.设图1-72所示立方晶体的滑移面ABCD平行于晶

体的上、下底面,该滑移面上有一正方形位错环.如

果位错环的各段分别与滑移面各边平行,其柏氏矢

量b//AB,试解答:

(1)有人认为”此位错环运动离开晶体后,滑移面上

产生的滑移台阶应为4个b”,这种看法是否正确?

为什么?

(2)指出位错环上各段位错线的类型;并画出位错移出晶体后,晶体的外型、滑移方向及滑移量。（设位错环线的方向为顺时针方向）

9．设图1-73b所示立方晶体中的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面，晶体中有一位错线fed,de段在滑移面上并平行于AB,ef段垂直于滑移面，位错的柏氏矢量b与de平行而与ef垂直。

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（1）欲使de段位错线在ABCD滑移面上运动而ef不

动，应对晶体施加怎样的应力？

（2）在上述应力下de段位错线如何运动？晶体外形

如何变化？

10．设面心立方晶体中的（11-1）为滑移面，位错滑

移后的滑移矢量为a/2[-110].

(1)在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。 （第九题图）

(2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出次二位错线的晶向指数。

11.判断下列位错反应能否进行：

aa a [101]+[121] [111] 263

aaa[100] [101] [101] 22

aaa 1[112] [111] [111] 32b

aa 1 1a[100] [111] [111] 22

12.已知A1晶体的点阵常数 a=2.8×10m，一个晶体内部的单位位错的密度为2×1012m 2。如果这些位错全部集中在亚晶界上，相邻亚晶粒间的角度为5°，每个亚晶粒形状均为正六边形。试估算亚晶界上的位错密度和亚晶粒的平均尺寸。

14.的已知柏氏矢量的大小为b=0.25nm，如果对称倾侧晶界的取向差 10和100，求晶界上位错之间的距离。从计算结果可以得到什么结论？ 10

15.空间点阵与晶体点阵有何区别？密排六方点阵是不是一种空间点阵？为什么？试证明理想密排六方结构的轴比c/a=1.633.

16.用作图法说明一个面心立方结构相当于体心正方结构，也可相当于菱方结构。 1g铁在室温和1000℃时各含有多少个晶胞？

17.晶体中有一平面位错环。试问它的各部分是否都是刃型位错？或各部分都是螺型位错？为什么？

18.碳可以熔入铁中而形成间隙固溶体。试分析是 Fe还是

Fe能溶入较多

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的碳？

19.与密堆积结构相比较，体心立方结构的间隙有何特点？

20.用作图法证明柏氏矢量的确定与回路起点的选择 、回路的途径无关。

21.为什么在无外力的情况下，位错线总有自发变为直线的倾向？

22.在晶体中插入附加的柱状半原子面能否形成位错环？

23.“小角晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对不对？ 晶界与亚晶界有什么异同之处？