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7．在简单立方晶体的（100）面上有一个b= a [001]的螺位错。如果它(a)被（001）面上的b= a [010]刃位错交割，(b)被（001）面上b= a [100]的螺位错交割，试问在这两种情形下每个位错上会形成割阶还是弯折？ 解答 1. 弯折：被b= a [010]刃位错交割，则交截部分位错沿[010]方向有一段位移（位错线段），此位错线段柏氏矢量仍为b= a [001]，故决定的新的滑移面为（100），故为扭折。 2. 同理，被a [100]的螺位错交割，则沿[100] 方向形成一段位错线段，此位错线段柏氏矢量仍为b= a [001]，由[100]与[001] 决定的滑移面为（0-10），故为割阶 某面心立方晶体可动滑移系为（11-1）[-110]，点阵常数a=0.2nm. 1.指出引起滑移的单位位错柏氏矢量 2.滑移由刃型位错引起，指出滑移线方向 3.滑移由螺型位错引起，指出滑移线方向 4.上述情况下滑移时位错线滑移方向 5.假定该滑移系上作用0.7MPa的切应力，计算单位刃型位错和螺型位错线受力大小和方向 解答：1.单位位错柏氏矢量b= a [-110] /2，即滑移方向上最紧邻原子间距间矢量。 2.设位错线方向为[uvw]，滑移线在（11-1）上，则有u+v-w＝0； 位错为刃型位错，故与柏氏矢量方向 [-110]垂直，有-u+v＝0；可得位错线方向 [uvw]为[112] 3.同理，设位错线方向为[uvw]，滑移线在（11-1）上，u+v-w＝0；位错为螺型位错，故与柏氏矢量方向 [-110]平行，可得位错线方向 [uvw]为[-110] 4.刃型位错滑移时位错线滑移方向平行b；螺型位错滑移时位错线滑移方向垂直b 5.晶体受切应力τ，单位长度位错线受力F= τb；方向均与位错线垂直，b＝ a [-110] /2，大小为0.707a，带入可得F＝9.899×10-11MN/m 二、作图计算题（每题15分，共60分） ?2.请判断图示中 和 两位错各段的类型，以及两位错所含拐折（bc、de和hi、jk）的性质？若图示滑移面为fcc晶体的（111）面，在切应力 的作用下，两位错将如何运动？（绘图表示） ? 答：ab：螺位错；bc：刃位错；cd：螺位错；de：刃位错；ef：螺位错 gh：螺位错；hi：刃位错；ij：螺位错；jk：刃位错；kl：螺位错 bc、de为扭折，hi、jk为割阶 运动后 恢复为直线， 上的h、i、j、k为固定点，形成位错源 请分析对工业纯铝、Fe-0.2%C合金、Al-5%Cu合金可以采用的强化机制，并解释机理 答：工业纯铝：细晶强化——利用晶界和位向差对位错运动的阻碍作用进行强化； 加工硬化——利用冷变形后缠结位错之间的相互作用进行强化。 Fe-0.2%C：固溶强化——利用碳原子引起铁的晶格畸变对位错运动的阻碍作用进行强化。加工硬化——同上；细晶强化——同上 沉淀强化——利用碳化物对位错运动的阻碍作用进行强化。 Al-5%Cu：沉淀强化（时效强化）——利用沉淀相对位错运动的阻碍作用进行强化。 加工硬化——同上；细晶强化——同上 、简答题（每题10分，共50分） 请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。 答：刃型位错：1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体 2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。 3位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直 4滑移面惟一 5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致） 6位错线与柏氏矢量垂直 螺型位错：1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状 2螺位错应力场为纯切应力场 3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线 4螺型位错的滑移面是不惟一； 5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。 6位错线与柏氏矢量平行 2、何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困难？ 答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。 3、什么是离异共晶？如何形成的？ 答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。 4、形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。 5、两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另