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1/3
3、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P87:3-31
4、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P88:3-36
5、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:Fg=τb。在单向拉伸(应力为σ)的情况,τ = σ cosλ cosϕ 。
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。
单位长度位错线在攀移方向上所受的力Fc 是外加应力场在刃位错半原子面的正应力σ 与柏氏矢量b 的乘积:Fc=−σcb。因为b 垂直于位错线,所以讨论的位错是刃位错。其半 原子面的法线矢量是b,即为[-101],故移力为
式中σ的单位为Pa。
-4
7、晶体滑移面上存在一个位错环,外力场在其柏氏矢量方向的切应力为τ=10G,此位错环在晶体中能扩张的半径为多大?(b=a[ -101]/2) 解:第5题的b = 2.55×10−10m ,单位长度位错受力为 F=τb=10−4G×2.55×10−10 = 2.55×10−14G N⋅m−1
曲率半径为R 的位错因线张力而施加于单位长度位错线的力FT≈Gb2/2R,当这力和外加 应力场对位错的力相等所对应的R就是此位错环在晶体中能扩张的半径,故
。作用在单位长度位错线上的攀
即
8、[01-1]和[11-2]均位于FCC铝的(111)平面上。 因此, [01-1] (111)和[11-2] (111)的滑移是可能的。
(1)画出(111)平面并显示出单位滑移矢量[01-1]和[11-2] (2)求具有此二滑移矢量的位错线的能量比
9、已知纯铜的{111}[-110]滑移系的临界切应力тC为1MPa,问:
(1)要使(-111)面上产生[101]方向的滑移,则在[001]方向上应施加多大的应力? (2)要使(-111)面上产生[110]方向的滑移,则在[001]方向上应施加多大的应力? 解: (1) (2)
10、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2 个同号刃位错AB 和CD,距离为x,他们作 F-R 源开动。
(a)画出这2 个F-R 源增殖时的逐步过程,二者发生交互作用时,会发生什么情况? (b)若2 位错是异号位错时,情况又会怎样?
解:(a)两个位错是同号,当位错源开动时,两个位错向同一方向拱弯,如下图(b)所示。 在外力作用下,位错继续拱弯,在相邻的位错段靠近,它们是反号的,互相吸引,如上 图(c)中的P 处所示。两段反号位错相吸对消后,原来两个位错连接一起,即形成AD 位 错,余下一段位错,即BC 位错,这段位错和原来的位错反号,如上图(d)所示。在外力 作用下,BC 位错也作位错源开动,但它的拱弯方向与原来的相反,如上图(e)所示。两 根位错继续拱弯在如图(f)的O 及O'处再相遇,因为在相遇处它们是反号的,所以相吸对 消。最后,放出一个大位错环,并回复原来的AB 和CD 两段位错,如上图(g)所示。这 个过程不断重复增值位错。
(b)两个位错是反号,当位错源开动时,两个位错向相反方向拱弯,如下图(b)所示。在外 力作用下,位错继续拱弯,在相邻的位错段靠近,它们是反号的,互相吸引,如下图(c) 中的P 处所示。两段反号位错相吸对消后,即形成AC 和BD 位错,如下图(d)所示。AC 和BD 位错继续滑动,它们在下图(e)的O 及O'处又相遇,在相遇处的位错也是反号的。 反号位错相吸并对消,放出一个大位错环,同时恢复原来的AB 和CD 两段位错,如下 图(f)所示。这个过程不断重复增值位错。
上述过程是两段位错间的距离x不是很大的情况下发生的,如果x很大,两个位错单独 作为位错环开动,他们各自放出一个位错环,然后两个位错再合并成一个大位错环。
11、在Al的单晶体中,若(111)面上有一位错b= a/2[10-1]与(11-1)面上的位错 b= a/2[011]发生反应时,
(1)写出上述位错反应方程式,并用能量条件判明位错反应进行的方向; (2)说明新位错的性质;
(3)当外加应力轴为[101],σ=4×105Pa时,求新位错所受到的滑动力。(已知Al的点阵常数a=0.4nm)