《材料科学基础》教案 第三部分 晶体缺陷.docVIP

第三部分 晶体缺陷 一、教学目的及要求： 通过本章的学习，使掌握晶体缺陷的类型、各类缺陷的结构特征、性质及其对材料性能的影响。 二、 主要内容： 点缺陷、线缺陷、面缺陷、各类缺陷对结构及性能的影响。 三、学时安排： 9学时（详细安排见教学日历） 讲课 8学时 实验 1学时 四、教学重点： 1. 点缺陷的结构特征及其对性能的影响 2. 线缺陷的结构特征及其对性能的影响 3. 面缺陷对结构特征及其对性能的影响 五、教学难点： 1. 位错中的柏氏矢量； 2. 位错的弹性性质； 3. 实际晶体中的位错； 4. 错的增殖机制； 5. 各类缺陷对结构及性能的影响。 六、教学过程(见讲稿) 七、实验教学：1学时 位错蚀坑的观察 八、思考题： 1. 点缺陷的类型有那些？点缺陷是热力学平衡缺陷吗？其浓度对金属的性能有那些影响？ 2. 位错有那些基本类型？试说明各种类型位错的位错线t与柏氏矢量b之间关系。 3. 何为面缺陷？面缺陷有那些基本类型？对金属的性能有那些影响？ 4. 如何用柏氏回路确定柏氏矢量，请以刃型位错为例说明之。 5. 如何表示晶体中位错密度？金属材料中的位错密度与其强度有何关系？ 与晶内相比晶界有那些特点？ 九、作业： 铜的空位生成能1.7×10-19J，试计算1000℃时，1cm3铜所包含的空位数，铜的密度8.9g/cm3，相对原子质量63.5，玻尔兹曼常数K=1.38×10-23J/K。 如图2-1所示的位错环，说明各段位错的性质，并指出刃位错多余半原子面的位置。 如图2-2，某晶体滑移面上有一个 柏氏矢量为b的位错环，受到均匀切应力τ作用，试分析： 该位错环各段位错的结构类型； 求各段位错所受的力； 在τ的作用下，位错环将如何运动？ 在τ的作用下，位错环稳定不动，其最小半径应该多大？ 画图说明F-R位错源位错增殖过程。 证明位错密度ρ和弯曲晶体曲率半径R的关系为ρ=。 图3-1表示两个被钉扎的刃位错A-B、C-D，它们的长度均为x，且具有相同的位错线方向和柏氏矢量，每个位错都可作为F-R位错源。假定这两个位错正在扩大，试问位错环在交互作用时，是将位错运动钉扎住，还是形成一个大位错源？如果能够形成一个大位错源，试问该大位错源开动所需临界切应力有多大？ 十、教学参考书： 《金属力学性质的微观理论》 哈宽富 科学出版社 1983年 《材料科学基础》 潘金生等 清华大学出版社 2000年 2