位错习题解答分享.pdf

位错是晶体内部的一种线性缺陷，主要分为刃型位错和螺型位错，它们在晶体中的行为和相互作用对材料的力学性能至关重要。在金属晶体中，位错运动通常伴随着滑移和攀移，影响着材料的塑性和韧性。 1. 问题1涉及到Volltera过程，这是位错产生的一种方式。在这个过程中，晶体被插入一个半原子面，然后进行位移。这里插入的是(110)面，之后沿着2/]101[位移。最终形成的位错线方向和柏氏矢量是[010]，这意味着位错是刃型位错，因为柏氏矢量与位错线垂直。 2. 问题2中，两个位错的柏氏矢量均为a[010]，意味着它们也是刃型位错。位错(1)的切向[t(1)]=[010]，与柏氏矢量相同，表明它可以在(010)面上滑移。位错(2)的切向[t(2)]=[100]，意味着它可以在(001)面上滑移。若滑移面不是唯一的，可能受到其他晶面间位错交互作用的限制。 3. 问题3讨论了一个圆筒薄壁下的“半原子面”。如果圆筒薄壁下的圆线是位错，那么它可能是刃型位错，因为位错线通常沿着原子面的边缘。 4. 问题4涉及到位错的弹性应变能。位错中心R1范围内的弹性应变能与R1的平方成正比。若应变能翻倍，意味着新的距离R2是R1的根号2倍。这表明位错应变场随距离的增加而减弱。 5. 问题5给出了面心立方晶体中两个反号刃型位错的情况。计算滑移方向和攀移方向的最大作用力需要考虑切变模量、点阵常数和位错间的距离。滑移面相距50nm，可以使用位错交互作用力公式来计算。 6. 问题6说明在过饱和空位条件下，位错环会受到力偶作用，这导致位错趋向于变成纯刃型位错以减少能量。 7. 问题7描述了面心立方晶体在[001]方向受拉伸形变时，一个位错(b=a[101]/2, t∥[121])的滑移和攀移受力情况。计算这些力需要用到拉伸应力、位错性质以及晶体的弹性常数。 8. 问题8询问在冷却过程中，刃位错的攀移力和可能性。攀移力与空位形成能、温度差和位错长度有关。如果攀移力足够大，位错可以攀移；否则，位错会被固定。 9. 问题9指出当位错的柏氏矢量平行x1轴时，外应力的33分量不会产生作用力。这是因为作用力与柏氏矢量平行，而位错线与柏氏矢量垂直，所以没有力作用。 10. 问题10证明封闭位错环在均匀应力场下所受总力为0，这是由于力在环上闭合，总和为零。 11. 问题11涉及螺位错在两个平行自由表面附近所受的映像力。映像力与位错距离表面的距离、位错的柏氏矢量和晶体的弹性模量有关。 12. 问题12询问在特定条件下扩散位错是否会出现铃木气团。铃木气团是扩散位错在扩散过程中形成的结构，需要考虑成分自由能、晶体结构和扩散机制。 13. 问题13计算不同材料的低位错密度层厚度，这与克服滑移阻力所需的切应力、切变模量和点阵常数有关。 14. 问题14探讨两个位错相割后产生的弯结或割阶。相割会产生弯结（螺型位错与刃型位错相割）或割阶（相同类型位错相割），具体取决于位错的类型和柏氏矢量。 15. 问题15涉及立方晶体中多个位错在不同滑移面上的滑移，位错滑动后导致的晶格位移可以通过柏氏矢量和位错运动方向来确定。 16. 问题16计算两个螺型位错靠近过程中的能量变化，需要考虑位错的间距、切变模量和位错的交互作用。 17. 问题17求解了避免位错交互作用所需的位错间距，需要用到位错的滑移阻力、弹性常数和切变模量。 18. 问题18计算了位错在室温下的滑移速度，涉及到割阶间距、外力场、切应力和自扩散系数。 以上是位错习题解答的主要内容，涵盖了位错的类型、位错运动、位错相互作用、能量变化等多个方面，这些都是理解晶体塑性变形和位错理论的关键知识点。