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第三章 晶体结构缺陷 3-2 试述位错的基本类型及其特点。 解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余 半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位 错。 3-4 影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？ 解：影响形成置换型固溶体影响因素： （1）离子尺寸：15%规律：1. （R -R ）/R115%不连续。2.15% 1 2 连续。3.40%不能形成固熔体。（2 ）离子价：电价相同，形成连续固熔体。 （ 3 ）晶体结构因素：基质， 杂质结构相同，形成连续固熔体。（4 ）场强因素。（5 ）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合 物。 影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。 （2 ）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大 小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3 ）电价因素：外来杂质原子 进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变 化来保持电价平衡。 3-5 试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。 解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2 ）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有 一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3 ）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的 强度、 硬度升高；（4 ）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也 随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低， 3-6 说明下列符号的含义：V ，V ，V ˙，（V V ˙），Ca ˙，Ca ，Ca ˙˙ Na Na Cl Na Cl K Ca i 解：钠原子空位；钠离子空位，带一个单位负电荷；氯离子空位，带一个单位正电荷；最邻近的 Na+空 位、Cl-空位形成的缔合中心；Ca2+ 占据K.位置，带一个单位正电荷；Ca 原子位于 Ca 原子位置上；Ca2+ 处于晶格间隙位置。 3-7 写出下列缺陷反应式：（l）NaCl 溶入 CaCl 中形成空位型固溶体；（2 ）CaCl 溶入 NaCl 中形成空 2 2 位型固溶体；（3 ）NaCl 形成肖特基缺陷；（4 ）Agl 形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）。 1 解： （1）NaCl NaCa’+ ClCl + VCl· · （2 ）CaCl2 CaNa + 2ClCl + VNa’ · （3 ）O VNa’ + VCl （4 ）AgAg VAg’ + Agi· 3-8 MgO 的密度是 3.58g/cm3 ，其晶格参数是 0.42nm，计算单位晶胞 MgO 的肖特基缺陷数。 3 解：设有缺陷的 MgO 晶胞的晶胞分子数为x ，晶胞体积V= （4.20 ） ，x=ρVN0/M=3.96,单位晶胞的肖 脱基缺陷数=4-x=0.04。 3-9 MgO （NaCl 型结构）和 Li2O （反萤石型结构）均以氧的立方密堆为基础，而且阳离子都在这种排 列的间隙中，但在 MgO 中主要的点缺陷是肖特基缺陷，而在 Li2O 中是弗伦克尔型，请解释原因。 解：M