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深圳大学实验报告
课程名称： 材料科学基础实验
实验项目名称
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报告人 学号」班级：
实验时间：
实验报告提交时间：
教务部制
实验目的
初步掌握用浸蚀法观察下蚀坑特征及其分布图象；根据各样品观察面上具有不同形状(如 三角形、正方形、矩形等)特征的位错蚀坑，判别观察面的面指数。
利用测微目镜计算所观察样品的位错密度。硅单晶位错一般为环形线，位 错线只能终止晶体表面或界面上，用单位面积内所包含的露头数可求得硅单 晶试样中的位错密度。p=N/S,其中N为观察视域中的全部露头数，S为观察 视域的面积，用测微目镜中标尺测得其直径后算得。（测微目镜标尺格值： 450x每小格 ； ）。
数据处理分析
实验过程中我们观察单晶硅样品的金相显微结构。硅是金刚石型晶体结 构，属于面心立方晶体点阵。观察面为〔111）晶面时，是正三菱锥坑（等边 三角形），实质上为正四面体；观察面为〔110）晶面时，是矩形低四棱锥坑 （矩形）；观察面为〔100）晶面时，是正方形低四棱锥坑（正方形）。因此， 可以根据位错蚀坑的形状判断观察面所属的晶面族。观察面不同为什么蚀坑 形状不同，其主要是因为被侵蚀的晶体表面总趋于以表面能量最低的密排作 为外露面。
上图通过放大倍数可以观察到，有少数明显凹陷的蚀坑。通过形状可以判断 主要为｛100｝和（110｝晶向族的位错蚀坑。
实验结论
本次实验通过金相显微镜观察到了硅晶体的表层形貌。学习了如何判断所拍 摄的是否为位错蚀坑的一些基本知识。通过提高放大倍数，初步确认少量明 显的凹陷的坑为位错蚀坑，推测排列整齐、规则的也为位错蚀坑。图中通过 放大倍数可以观察到，少数明显凹陷的蚀坑。通过形状可以判断主要为｛100｝ 和｛110｝晶向族的位错蚀坑。同时学习了如何通过蚀坑特征确定位错的性质 和所在面指数、通过排列方向来判断位错性质。
思考题
如何根据蚀坑的特征确定位错的性质及蚀坑所在面的指数？
刃型位错蚀坑为坑壁平坦的三角形。而螺形位错蚀坑内存在着三角形螺旋回线，而且闭 合后的三角形螺旋线有左螺与右螺之分。
观察面为〔111）晶面时，是正三菱锥坑（等边三角形），实质上为正四面体；观察面为 〔110）晶面时，是矩形低四棱锥坑（矩形）；观察面为〔100）晶面时，是正方形低四棱 锥坑（正方形）。因此，可以根据位错蚀坑的形状判断观察面所属的晶面族。
如何根据蚀坑排列方向来判断位错性质？
小角倾侧晶界是由许多互相平行的刃型位错垂直排列形成。一根位错露头形成一个蚀坑 垂直排列起来的位错线必然形成一列蚀坑，而且以三角形顶角对底边对接的方式出现。 位错在外加切应力作用下，发生滑移运动。当位错在滑移被障碍物（例如固定位错，杂 质粒子，晶界粒子，晶界等）所阻碍时，它们都沿着滑移面在障碍前塞积起来，即出现 位错塞积现象。在（111）面还是可观察到的位错移动的痕迹，当位错没有运动时其蚀坑 是尖底的。当位错受力运动之后，原来的蚀坑将扩大，但深度不再增加，变成平底。
如何用蚀坑法来测定位错的运动速度？
在实验中，首先将样品进行侵蚀，形成蚀坑，观察蚀坑并记录位置。之后通过外加应力 之类处理样品，使位错移动，记录处理时间。后进行第二次侵蚀，形成蚀坑，测量两次 蚀坑的间距，与时间做比，得到位错运动速度。或者直接拍摄静态照片，标定位错蚀坑 中心点，做一条直线，测定蚀坑中心点间的距离，通过标定距离计算位错的运动速度。
位错密度的计算有何使用价值？本实验采用的计算方法有何局限性？
在通常的晶体中都存在大量的位错，而这些位错的量就用位错密度来表示。位错密度定 义为单位体积晶体中所含的位错线的总长度。位错密度的另一个定义是：穿过单位截面 积的位错线数目，单位也是1/平方厘米。对金属材料来说，位错密度对材料的韧性，强 度等有影响；位错密度越大，材料强度越大，延性越不好；位错密度取决于材料变性率 的大小。在高形变率荷载下，位错密度持续增大，因为高应变率下材料的动态回复与位 错攀岩被限制，因而位错密度增大，材料强度增大，可以等同于降低材料温度。通过测 量位错密度，可以从微观上大体得知材料的强度与韧性，反应材料的宏观性质。
本方法只能计算位错密度小于一定值的材料的位错。而且只能得出表面层处的位错密度。 且如果该晶体位错分布不均匀，则无法得出准确结果。需要多点采样。除此之外，由于 金相显微镜分辨率不够高，无法判断拍摄所得是否为蚀坑。只能测量表面某个小区域的
位错密度，无法反应整个材料的总体性质。
指导教师批阅意见:
成绩评定:
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年 月 日
备注:
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际