晶界

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第4章 晶界

第4章 晶界

界面能与位相差的关系
4.3大角度晶界
每个相邻晶粒的位向不同,由晶界把各晶粒分开。 晶界是原子排列异常的狭窄区域,一般仅几个原子 间距。晶界处某些原子过于密集的区域为压应力,原子 过于松散的区域为拉应力区。 与小角度晶界相比,大角度晶界能较高,大致在 0.5~0.6J/m2,与相邻晶粒取向无关。
2018年11月2日7时11分

2018年11月2日7时11分
——古一——

由上所述,可知小角度晶界是由一系列位错阵列 组成,其中,倾侧晶界是由一系列刃位错组成。 一般来说,倾侧晶界可由一系列刃位错和螺位错 组成,只是螺位错的符号交替变化,其平均效果 为零;同样的,扭转晶界也不都是全由螺位错组 成,当组成晶界的位错线的柏矢不在晶界上时, 这些柏矢不一定与位错线平行,因此位错线有刃 位错和螺位错两种,只是刃型的符号交替变化, 总效果为零而已。
2018年11月2日7时11分
——古一——

2、面缺陷——晶界和亚晶界 实际金属材料是多晶体材料,则在晶体内部存在着大量的晶 界和亚晶界。晶界和亚晶界实际上是一个原子排列不规则的区域 (如图),该处晶体的晶格处于畸变状态,能量高于晶粒内部, 在常温下强度和硬度较高,在高温下则较低,晶界容易被腐蚀等。
=( 0 sin cos ) 式中0为对称倾侧晶界位错密 度。
2018年11月2日7时11分 ——古一——
2)扭转晶界(tarist boundary)
如果相邻两晶体绕垂直于界面的旋转轴相 对转动就构成扭转晶界。形成这样的晶界 需要两组螺位错构成网络,一组的柏矢平 行于[100]轴,另一组的柏矢平行于[010]轴, 网络的间距D也满足D=b/θ 。 扭转晶界也是一个自由度的晶界,晶界面 是两晶粒的共同结晶学面。

晶界内聚力-概述说明以及解释

晶界内聚力-概述说明以及解释

晶界内聚力-概述说明以及解释1.引言1.1 概述第一个要点我们将探讨晶界内聚力的概念和作用。

晶界是晶体中相邻晶粒之间的界面,晶界内聚力是指晶界内部相邻晶粒对彼此的吸引力和稳定力。

晶界内聚力的大小和性质对于晶体的性能、结构和行为具有重要影响。

晶界内聚力的存在和强度决定了晶体的力学强度、相变行为和界面扩散等过程。

在晶粒的生长和晶体的形成过程中,晶界内聚力起到了关键作用。

它通过影响晶粒的尺寸、形状、取向以及晶格缺陷和位错的运动等方面,决定了晶体的晶格结构和晶粒的排列方式。

晶界内聚力的研究对于理解晶体的性质和改善材料的性能具有重要意义。

通过控制晶界的形成和内聚力的调控,可以改善材料的强度、塑性、热稳定性以及其他功能性能。

因此,深入研究晶界内聚力的性质、机制和调控方法成为了材料科学领域的重要研究方向。

本文将从概述晶界内聚力的概念和作用开始,通过分析已有的研究成果和实验数据,探讨晶界内聚力的形成机制、影响因素以及表征方法。

同时,还将介绍晶界内聚力在材料科学中的应用和相关技术的发展。

最后,我们将总结已有的研究成果,对晶界内聚力的研究意义进行探讨,并展望未来的研究方向。

通过对晶界内聚力的深入研究,我们有望揭示晶体结构与晶界性质之间的相互关系,为设计和制备具有优异性能的材料提供理论指导和实验基础。

同时,晶界内聚力的研究也对于解决材料界面问题、减轻材料劣化和提高材料可靠性具有重要意义。

因此,加强对晶界内聚力的研究,将对材料科学领域的发展和应用产生深远的影响。

1.2文章结构文章结构部分的内容如下:2. 文章结构本文分为三个主要部分,分别是引言、正文和结论。

2.1 引言引言部分对本文所讨论的主题进行了概述,介绍了晶界内聚力的背景和重要性。

在概述部分,将讨论晶界内聚力的定义、作用和相关研究的现状。

同时,介绍了本文的研究目的和意义,以及本文的结构安排。

2.2 正文正文是本文的核心部分,包含了三个重要的要点。

在第一个要点部分,将详细介绍晶界内聚力的形成机理和影响因素,探讨晶界内聚力对材料性能的影响,并举例说明。

晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释

晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释

晶粒和晶界的关系-概述说明以及解释1. 引言1.1 概述概述晶粒和晶界是固体材料中的两个重要组成部分,它们之间密切相关并相互作用。

在材料科学领域,研究晶粒和晶界的关系对于理解材料性质和开发新材料具有重要的意义。

晶粒是由具有相同晶体结构的原子或分子组成的,而晶界则是相邻晶粒之间的界面。

晶粒可以理解为材料的一些微小的晶体,它们具有相同的晶体结构,即具有同一种晶格。

晶粒的大小和形状可以受到多种因素的影响,如材料的化学成分、晶体生长过程中的温度和压力等。

晶粒的不同特征可以直接影响材料的力学性能、热传导性能和电导性能等。

而晶界则是相邻晶粒之间的分界面,它起着连接晶粒的作用。

晶界不仅具有不同的化学成分,还可能存在结构缺陷和位错等。

晶界对材料的性能和行为具有重要影响,它可以影响晶粒的各种行为,如晶粒的生长、变形和退化等。

晶界的性质会影响材料的强度、韧性、导电性和热稳定性等。

晶粒和晶界之间的相互作用也是研究的重点之一。

晶界能够对晶粒的生长和晶界迁移产生影响,并且可以通过晶界扩散来促进材料中的相变。

此外,晶界还可以作为晶粒内部的阻碍因素,阻碍晶粒的滑移和剧烈变形。

因此,深入理解晶粒和晶界之间的关系对于优化材料组织和改善材料性能具有重要意义。

本文将重点介绍晶粒和晶界的定义和特征,并探讨晶粒和晶界之间的相互作用。

在结论部分,我们将总结晶粒和晶界的关系,并讨论影响晶粒和晶界特性的因素。

最后,我们还将提出进一步研究的方向,以期能够更深入地理解和应用晶粒和晶界相关知识。

1.2 文章结构文章结构部分内容可以包括以下内容:文章结构部分的目的是介绍整篇文章的组织结构和各个部分的内容。

通过明确文章的结构,读者可以更好地理解文章的内容和逻辑关系。

本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。

在概述中,介绍了晶粒和晶界的概念及其在材料学中的重要性。

在文章结构中,展示了本文的整体组织结构和各个部分的主题。

在目的中,解释了本文的写作目的和意义。

晶界和亚晶界

晶界和亚晶界

3.3.2 晶界和亚晶界属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界(grain boundary);而每个晶粒有时又由若干个位向稍有差异的亚晶粒所组成,相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界(sub-grain boundary)。

晶粒的平均直径通常在0.015—0.25mm范围内,而亚晶粒的平均直径则通常为0.001mm的范围内。

二维点阵中晶界位置可用两个晶粒的位向差θ和晶界相对于一个点阵某一平面的夹角φ来确定,如图所示。

根据相邻晶粒之间位向差θ角的大小不同可将晶界分为两类:1.小角度晶界(small-angle grain boundary)——相邻晶粒的位向差小于10°的晶界;亚晶界均属小角度晶界,一般小于2°;2.大角度晶界(large-angle grain boundary)——相邻晶粒的位向差大于10°的晶界,多晶体中90%以上的晶界属于此类。

3.3.2.1小角度晶界的结构按照相邻亚晶粒间位向差的型式不同,小角度晶界可分为倾斜晶界、扭转晶界和重合晶界等。

它们的结构可用相应的模型来描述。

1.对称倾斜晶界对称倾斜晶界(symmetrical tilt boundary)可看作是把晶界两侧晶体互相倾斜的结果。

由于相邻两晶粒的位向差θ角很小,其晶界可看成是由一列平行的刃型位错所构成。

2.不对称倾斜晶界如果倾斜晶界的界面绕x轴转了一角度φ,则此时两晶粒之间的位向差仍为θ角,但此时晶界的界面对于两个晶粒是不对称的,故称不对称倾斜晶界(unsymmetrical tilt boundary)。

它有两个自由度θ和φ。

该晶界结构可看成由两组柏氏矢量相互垂直的刃型位错交错排列而构成的。

3.扭转晶界扭转晶界(twist boundary)是小角度晶界的一种类型。

它可看成是两部分晶体绕某一轴在一个共同的晶面上相对扭转一个θ角所构成的,扭转轴垂直于这一共同的晶面。

该晶界的结构可看成是由互相交叉的螺型位错所组成,如图3-71 。

材料科学基础-晶界与界面

材料科学基础-晶界与界面

C. 二面角的用途 (a)杂质在金属压力加工中影响 Cu中Bi有 热脆是因为Bi低熔点液相薄膜分布 (b)粉末冶金烧结时润湿性:选Co与WC (c)对焊料影响:焊接时用助焊剂使焊料润 湿被焊金属表面
7.晶界偏聚平衡偏聚及非平衡偏聚 A. 平衡偏聚 平衡条件下由于溶质与溶剂原子尺寸相差很 大,溶质原子在晶内、晶界的畸变能差很大, 造成溶质原子在晶界富集 ,如Cu-1Sn%合 金,:Sn的偏析,Sn的原子半径比Cu大9%, 发生严重点阵畸变
扭转晶界:两晶体绕轴旋转后相差θ后螺型位 错。 网络组成扭转晶界示意图如下:


扭转晶界 位错模型
4.亚晶界
每个晶粒中直径10~100μm的晶块(亚晶粒) 之的界面 溶质原子优先聚集和第二相优生析出的地方 可阻碍位错运动,影响材料力学性能

金属晶粒内的重结构示意图 Fe-4Si合金中的亚晶界
8.晶界的其它特性
a. 晶界熔点低,易过烧 b. 晶界是易扩散通道 c. 晶界易形核 d. 晶界易受腐蚀 e. 晶界常温下强化,高温下弱化

9.孪晶界:共格、非共格孪晶
A.共格孪晶界:界面上原子正好在两侧晶粒点 阵位置上多通过形变后退火而形成,与堆垛 层错密切相关,如fcc(111)面通常是ABCAB CABC……,从某一层开始堆垛变成ABC ACBACBA…… 则形成孪晶,CAC为堆垛层 错界面. B. 非共格孪晶界:由许多位错构成
F. 晶界偏聚意义 对强韧性、晶间腐蚀、应力腐蚀、蠕变断裂强度、 钢回火脆性,钢淬透性有重要影响: a. 纯铁中氧含量增至0.057%,由于氧在晶界偏聚降 低晶界结合力,脆性转变温度提高至300℃以上, Ni-Cr合金钢经250~350℃回火后脆性增大,是因为 P(磷)在奥氏体化时在晶界偏聚。 b. Ni3Al金属间化合物加入0.1%B后,B在晶界偏聚 提高Ni3Al室温塑性 c. 中、低碳钢中加入0.0005~0.003%B可提高淬透 性,即是硼(B)偏聚在晶界降低奥氏体晶界能,抑 制奥氏体分解时的先共析铁素体形成

晶界和晶界模型

晶界和晶界模型

前苏联学者斯莫留乔符斯基(R.Smoluchowshi) 根据沿晶界扩散各向异性的实验结果,对小岛模 型进行了补充:他认为在大角度晶界处位错结构 仍有某种程度的残留。残留的多少随晶界角θ 而变.
(3)、重合模型
1964年Brandon等人提出一个重合模型:晶界是 由晶体绕某些特殊轴旋转一定的角度之后而成。转 动后晶格上一些原子位于 一个比原点阵大的“超点 阵”上,这种较大的点阵称为重合位置点阵。
(1)、过冷液体模型
过冷液体模型是认为晶界中原子排列是长程无 序、短程有序,具有过冷液体(非晶态)特征。 晶界是各向同性的。在应力作用下会发生粘滞 运动,由此可以解释我国著名金属学家葛庭燧发 现的晶界滑移引起的内耗。 为了使定量上与实验结果相符,要求晶界厚度 很薄,一般不超过2—3个原子,这种情况看来比 较适合金属与合金.
(2)、小岛模型
Mott根据场离子显微镜对大角度晶界的观察结果提 出了晶界的小岛模型。 Mott认为晶界区中存在有原 子排列匹配良好的“岛”(只有晶 态特态),岛散布在原子排列匹配 不好的区域(非晶态区域,有的资 料上形象化地称为“海”)。小岛 尺寸约几个到几十个原子距。 在场和转角.其重合位置的分数叫重
叠数。下表是立方晶系中转轴-转角对应的重叠数 。
重叠模型认为,在组成的晶界中如果其中 的原子与原先点阵重叠愈多,这样的晶界的 界能就愈低,也就愈稳定,出现的可能性就 愈大。
从结构周期性上来看, 重合模型中有相当一部分原 子是处于晶格畸变状态,因 此晶界原子是易动的,活动 性也较大。 在重叠模型(CSL)的基 础上、又发展出O点阵(Olattice)模型和全同位移点 阵(DSC)等概念。
4、大角度晶界
晶界角大于10°以上的晶界称大角度晶界(largeangle),由式D=b/θ可估算出,当 θ =30°,位错间 距D约等于1.936,这个尺寸不到两个原子间距离. 由于大角度晶界处的 复杂性,很难用一个 数学模型来进行处理。 下面介绍几种可以用 来解释晶界现象的大 角度晶界的模型。

第八章 表面、相界和晶界

第八章 表面、相界和晶界
(2)固体表面的几何结构 实验观测表明,固体实际表面是不规则而粗糙的,存在 着无数台阶、裂缝和凹凸不平的峰谷。这些不同的几何 状态会对表面性质产生影响,其中最重要的是表面粗糙 度和微裂纹。
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(3)清洁表面 清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等 物理化学效应的表面。这种清洁表面的化学组成与体内 相同,但周期结构可以不同于体内。根据表面原子的排 列,清洁表面又可分为:
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(2)原因 液膜中不仅有凹面,还有凸面。设凹的曲率半径为
r1,凸面的半径为r2。对于非球面: Ρs=γ(1/r2-1/r1) r :主曲率半径。
当液膜非常薄时, r2»r1 ,或r2=∞, 即为两块相互平行的 平板间的液体液面
Ρ=-γ/r1 负号表示液内压力小,相当于两边给玻璃有正的γ/r1 的推力,这一推力使二块玻璃拉近拉紧。
于B/r3 , 故范得华力只表现出引力作用。
对不同物质,上述三种作用并非均等的。例如对 于非极性分子,定向作用和诱导作用很小,可以忽 略,主要是分散作用。
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二、固体的表面结构 1.表面结构
(1)静态表面原子状态 1)表面:是指(固体)晶体的三维周期性结构开始破坏一直
到真空之间的整个过渡区域,其厚度一般为几个原子层。 2)静态表面原子状态:是指在0K时,表面原子静止地(无
开尔文公式的结论说明凸面蒸气压>平面>凹面 由于颗粒表面各处的曲率不同,按开尔文公式可
知,各处相应的蒸气压大小也不同。故质点容易从 高能阶的凸处(如表面)蒸发,然后通过气相传递 到低能阶的凹处(如颈部)凝结,使颗粒的接触面 增大,颗粒和空隙形状改变而使成型体变成具有一 定几何形状和性能的烧结体。这一过程也称蒸发冷凝。
多数情况下吸附是介于上述二者之间,即在固体吸附剂 和吸附物之间共有电子,并且经常是不对称的。

(完整版)晶界和亚晶界

(完整版)晶界和亚晶界

3.3.2 晶界和亚晶界属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称为晶界(grain boundary);而每个晶粒有时又由若干个位向稍有差异的亚晶粒所组成,相邻亚晶粒间的界面称为亚晶界(sub-grain boundary)。

晶粒的平均直径通常在0.015—0.25mm范围内,而亚晶粒的平均直径则通常为0.001mm的范围内。

二维点阵中晶界位置可用两个晶粒的位向差θ和晶界相对于一个点阵某一平面的夹角φ来确定,如图所示。

根据相邻晶粒之间位向差θ角的大小不同可将晶界分为两类:1.小角度晶界(small-angle grain boundary)——相邻晶粒的位向差小于10°的晶界;亚晶界均属小角度晶界,一般小于2°;2.大角度晶界(large-angle grain boundary)——相邻晶粒的位向差大于10°的晶界,多晶体中90%以上的晶界属于此类。

3.3.2.1小角度晶界的结构按照相邻亚晶粒间位向差的型式不同,小角度晶界可分为倾斜晶界、扭转晶界和重合晶界等。

它们的结构可用相应的模型来描述。

1.对称倾斜晶界对称倾斜晶界(symmetrical tilt boundary)可看作是把晶界两侧晶体互相倾斜的结果。

由于相邻两晶粒的位向差θ角很小,其晶界可看成是由一列平行的刃型位错所构成。

2.不对称倾斜晶界如果倾斜晶界的界面绕x轴转了一角度φ,则此时两晶粒之间的位向差仍为θ角,但此时晶界的界面对于两个晶粒是不对称的,故称不对称倾斜晶界(unsymmetrical tilt boundary)。

它有两个自由度θ和φ。

该晶界结构可看成由两组柏氏矢量相互垂直的刃型位错交错排列而构成的。

3.扭转晶界扭转晶界(twist boundary)是小角度晶界的一种类型。

它可看成是两部分晶体绕某一轴在一个共同的晶面上相对扭转一个θ角所构成的,扭转轴垂直于这一共同的晶面。

该晶界的结构可看成是由互相交叉的螺型位错所组成,如图3-71 。

晶界对性能的影响

晶界对性能的影响

晶界对合金性能的影响机理晶界是固体材料中的一种面缺陷,根据晶界角度的大小可以分为小角晶界(θ<10°)和大角晶界,亚晶界均属小角度晶界,一般小于2°,多晶体中90%以上的晶界属于大角度晶界。

根据晶界上原子匹配优劣程度可以分为重位晶界和混乱晶界。

在晶界处存在一些特殊的性质:(1)晶界处点阵畸变大,存在晶界能。

晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积,从而降低晶界的总能量,这是一个自发过程。

晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现,因此,温度升高和保温时间的增长,均有利于这两过程的进行;(2)晶界处原子排列不规则,在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用,致使塑性变形抗力提高,宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。

晶粒越细,材料的强度越高,这就是细晶强化;高温下则由于晶界存在一定的粘滞性,易使相邻晶粒产生相对滑动;(3)晶界处原子偏离平衡位置,具有较高的动能,并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等,故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多;(4)在固态相变过程中,由于晶界能量较高且原子活动能力较大,所以新相易于在晶界处优先形核。

原始晶粒越细,晶界越多,则新相形核率也相应越高;(5)由于成分偏析和内吸附现象,特别是晶界富集杂质原子的情况下,往往晶界熔点较低,故在加热过程中,因温度过高将引起晶界熔化和氧化,导致“过热”现象产生;(6)由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态,以及晶界富集杂质原子的缘故,与晶内相比晶界的腐蚀速度一般较快。

这就是用腐蚀剂显示金相样品组织的依据,也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因;(7)低温下晶界强度比晶粒内高,高温下晶界强度比晶内低,表现为低温弱化。

基于上述几点晶界的特殊性质,使得多晶材料的塑性变形、强度、断裂、脆性、疲劳和蠕变等性能与单晶材料相比存在很大差异,即晶界不同的特殊性质具体体现在了合金的不同性能。

但合金性能与晶界特性间绝不是一一对应的关系,而是几种甚至是所有特性的共同作用而表现出来,不同成分的合金在性能上也表现出各异。

晶界特性

晶界特性

晶界特性:5个特性由于晶界的结构与晶粒内部有所不同就使晶界具有一系列不同于晶粒内部的特性首先由于晶界上的原子或多或少地偏离了其平衡位置,因而就会或多或少地具有界面能或晶界能一般为1. 界面能越高,则晶界越不稳定。

2. 因此,高的界面能就具有向低的界面能转化的趋势,这就致了晶界的运动。

3. 晶粒长大和晶界的平直化都可减少晶界的总面积,从而降低晶界的总能量。

4. 理论和实验结果都表明,大角度晶界的界面能远髙于小角度晶界的界面能,所以大角度晶界的迁移速率较小角度晶界大。

5. 当然,晶界的迀移是原子的扩散过程,只有在比较高的温度下才有可能进行。

晶界偏聚特性:1. 由于界面能的存在,当金属中存在有能降低界面能的异类原子时,这些原子就将向品界偏聚,这种现象称为内吸附。

例如往钢中加入微量的硼,即向品界偏聚,这对钢的性能有重要影响2. 相反,凡是提高界面能的原子,将会在晶粒内部偏聚,这种现象叫做反内吸附。

3. 内吸附和反内吸附现象对金属及合金的性能和相变过程有着重要的影响晶界对金属材料的塑性变形起着阻碍作用1. 由于晶界上存在晶格畸变因而在室温下对金属材料的塑性变形起着阻碍作用2. 在宏观上表现为使金属材料具有更高的强度和硬度3. 显然,晶粒越细,金属材料的强度和硬度便越高因此对于在较低温度下使用的金属材料一般总是希望获得较细小的晶粒其他特性:1. 此外,由于界面能的存在,使晶界的熔点低于晶粒内部,且易于腐蚀和氧化。

2. 晶界上的空位、位错等缺陷较多,因此原子的扩散速度较快,在发生相变时,新相晶核往往首先在晶界形成。

金属由液态向固态的相变过程。

除某些液态金属合金在激冷条件下“冻结”成具有无定形结构的非晶态金属外,金属的凝固在多数情况下,是晶体或晶粒的生成和长大的过程。

金属凝固过程还伴随着体积变化、气体脱溶和元素偏析等现象。

绝大部分金属材料是在液态中纯化(去气、去杂质等),调整成分,而后浇铸成锭,再加工成材,或直接铸造成部件。

第八章 晶界与相界

第八章  晶界与相界

两相原子在相界面上无任何匹配关系,则该相界称为非 共格相界。
当两相结构相近而原子间距相差较大时,可形成半共格界面。界面 的部分共格关系主要是通
过一组刃型位错来调整和维持。
半共格界面上的位错间距取决于晶面的错配度δ

a a a
D
a

δ很小,D很大,趋向共格 δ很大,D很大,即为非共格
第十一章 固体材料的界面
界面:是由一个相过渡到另一相的过渡区域 外部界面:晶体与其他介质接触的部分 内部界面:晶界、亚晶界、相界、孪晶界
界面和内部本体的区别
结构 化学组成
受力与内部本体 界面能
11.1 晶体表面
1.理想表面 系统不发生任何变化的表面 。 理想表面就是指表面的原子位置和电子密度 都和体内一样
界面的特性
1)界面能:晶界上原子排列不规则,处于较为的能量状 态,因此形成单位面积时所增加的能量称为晶界能。 大角度晶界能最高,小角度晶界能较低,且位向差越 小,晶界能越低,孪晶界界面能最低。 对合金相中相界,非共格界面能最高,共格相界能最 低。半共格居中。 2)晶界在室温下对材料有强化作用。 3)相变时新相常在晶界上形核。 4)晶界熔点较低。 5)晶界的腐蚀过程比晶内快。 6)晶界常聚集较多的微量元素,晶界偏聚(吸附)
0 i
1 i RT
i ln p i

11.3、晶界 与相界 一、晶界 二维晶界
三维晶界
1、小角度晶界
1)对称倾侧晶界
2)非对称倾侧晶界
3)扭转晶界
2、大角度晶界
二、相界
若界面原子同时处于两相点阵结点上,即两相原子在相界面上完全匹配时, 该相界称为共格相界
3.吸附表面 吸附有外来原子的表面

晶界对性能的影响

晶界对性能的影响

晶界对付合金本能的效率机理之阳早格格创做晶界是固体资料中的一种里缺陷,根据晶界角度的大小不妨分为小角晶界(θ<10°)战大角晶界,亚晶界均属小角度晶界,普遍小于2°,多晶体中90%以上的晶界属于大角度晶界.根据晶界上本子匹配劣劣程度不妨分为沉位晶界战纷治晶界.正在晶界处存留一些特殊的本量:(1)晶界处面阵畸变大,存留晶界能.晶粒的少大战晶界的笔曲化皆能缩小晶界里积,进而落矮晶界的总能量,那是一个自收历程.晶粒的少大战晶界的笔曲化均需通过本子的扩集去真止,果此,温度降下战保温时间的删少,均有好处那二历程的举止;(2)晶界处本子排列不准则,正在常温下晶界的存留会对付位错的疏通起阻拦效率,以致塑性变形抗力普及,宏瞅表示为晶界较晶内具备较下的强度战硬度.晶粒越细,资料的强度越下,那便是细晶加强;下温下则由于晶界存留一定的粘滞性,易使相邻晶粒爆收相对付滑动;(3)晶界处本子偏偏离仄稳位子,具备较下的动能,而且晶界处存留较多的缺陷如空穴、杂量本子战位错等,故晶界处本子的扩集速度比正在晶内快得多;(4)正在固态相变历程中,由于晶界能量较下且本子活动本收较大,所以新相易于正在晶界处劣先形核.本初晶粒越细,晶界越多,则新相形核率也相映越下;(5)由于身分偏偏析战内吸附局里,特天是晶界富集杂量本子的情况下,往往晶界熔面较矮,故正在加热历程中,果温度过下将引起晶界熔化战氧化,引导“过热”局里爆收;(6)由于晶界能量较下、本子处于不宁静状态,以及晶界富集杂量本子的去由,与晶内相比晶界的腐蚀速度普遍较快.那便是用腐蚀剂隐现金相样品构制的依据,也是某些金属资料正在使用中爆收晶间腐蚀损害的本果;(7)矮温下晶界强度比晶粒内下,下温下晶界强度比晶内矮,表示为矮温强化.鉴于上述几面晶界的特殊本量,使得多晶资料的塑性变形、强度、断裂、坚性、疲倦战蠕变等本能与单晶资料相比存留很大好别,即晶界分歧的特殊本量简曲体目前了合金的分歧本能.然而合金本能与晶界个性间绝不是一一对付应的闭系,而是几种以至是所有个性的共共效率而表示出去,分歧身分的合金正在本能上也表示出各同.1 晶界与塑性变形晶界对付多晶体的塑性变形的效率去由于下述本果:①晶界对付滑移的阻拦效率;②晶界引起多滑移;③晶界滑动;④晶界迁移;⑤晶界偏偏散.1.1晶界的阻滞效力塑性变形主要有滑移战孪死二种办法,而滑移战孪死举止均需要借帮位错的疏通,果为90%以上的晶界是大角度晶界,结构搀杂由约几个纳米薄的本子排列混治的天区与本子排列较整齐的天区接替相间而成,那种晶界自己使滑移受阻而阻挡易间接传到相邻晶界,真验上很早便瞅察到正在变形历程中,位错疏通正在晶界受阻,滑移线停止正在晶界处,表示为晶界对付滑移起阻拦效率,那个局里称为位错正在晶界塞积,图1为钛合金中位错正在晶界塞积的电子隐微图.晶界对付滑移的阻拦效率与晶体结构有闭,对付于滑移系统少的晶体,比圆六圆结构晶体(如Mg,惟有6个滑移系),晶界的效率很明隐,对付于滑移系统较多的晶体(比圆里心战体心坐圆晶体,里心坐圆有12个滑移系,体心坐圆有48个滑移系),晶界对付滑移的效率要小些.正在矮温战室温下变形时,由于晶界强度比晶粒强,而且晶粒间具备分歧的与背,那使得滑移的传播需要激励相邻晶粒的位错源,表示为晶粒间的与背好效力,表示出塑性变形的阻拦.多晶体的塑性变形虽然力供匀称,然而是由于各晶粒的与背分歧,各晶粒之间的与背好以及晶界结构的好别,果而使得各晶粒里里以及各晶界处的变形浮现微瞅好别,Ashby钻研创制,果为位错引导的的应力集结,使得晶粒内表示为匀称变形,而晶界处为非匀称变形.由于晶界对付多晶体变形的阻拦效率,果此当晶粒越细,晶界所占的里积越大,对付滑移的阻拦效率便越大,然而那不过从晶界的角度出收,从本量情况去道,晶粒细化会普及合金的塑性,有文件[1]报导锻制的Mg合金通过晶粒细化后其塑性会变佳,那大概战晶界减少,晶界协做性减少有闭,那也不妨从蒋婷慧[2]的钻研中得到证据,该钻研创制Al-Mg合金中分歧尺寸晶粒中的位错稀度分歧, 对付尺寸小于100nm的晶粒,晶内晶界无位错,其晶界浑晰笔曲,而尺寸大于200nm的大晶粒,晶内晶界存留很下稀度的位错.1.2晶界的多滑移晶界使多晶的变形变得不匀称,为了坚持相邻晶粒之间变形的连绝性,而不正在晶界上爆收裂纹,变形引导晶界附近爆收多滑移(Hauser等钻研晶界处的应力集结创制滑移戴空间间距正在几个微米时,正在相近晶界会爆收多系滑移),为了使每一晶粒与相近晶粒爆收协做变形,表里收会标明:每一个晶粒起码需要5个滑移系共时启动.FCC战BCC金属能谦脚5个以上独力的滑移系的条件,塑性常常较佳.多系滑移的存留促进了塑性变形的健壮举止,Masataka Tokuda等[3]钻研了多滑移正在多晶金属中的效率,钻研创制多滑移的存留遏止了晶粒里里应力的减少及塑性变形早期的裂纹,而且多滑移正在随着变形的举止中应力矢量与塑性应变减少矢量之间的好别的局里消得中起着要害的效率.1.3晶界的滑动、迁移合金正在下温变形时,除了基础的变形办法中,相邻晶粒还会爆收相对付滑动及迁移,此时晶界正在下温状态下会浮现硬化状态,相邻二晶粒正在剪应力效率下沿晶界爆收的滑动称为晶界滑动.余琨等[4]钻研了镁合金塑性变形体制,钻研创制大尺寸晶粒塑性变形体制是镁合金中典型的滑移战孪死体制,而正在含有小尺寸晶粒镁合金中,小晶粒通过晶粒间晶界的滑动协帮大晶粒变形,二种体制共共效率普及了合金的变形本收.晶界滑动时常伴伴着晶界迁移,晶界迁移是由于中应力或者热疏通驱能源效率,晶界背界里笔曲目标的疏通,晶界迁移也是塑性的一种效率果数,M.Yu.Gutkin等[5]钻研了转化塑性变形下纳米晶资料的晶界迁移,钻研创制应力诱导下的晶界迁移是塑性变形举止的疏通办法,晶界迁移引起晶界应变能的变更,而后又效率晶界的移动有可.真验道明,晶界迁移与晶界结构有闭,周自强等[6]采与Bridgeman-Stockbarger法治与了一系列具备分歧晶界结构参数的杂Al单晶试样,分别测定它们正在分歧加热温度战保温条件下的晶界迁移距离战晶界迁移速率.真验创制,晶界迁移爆收于较下的加热温度,晶界迁移对付晶界结构很敏感,随着晶界与背好的删大,晶界迁移距离战迁移速率减少.然而是正在小角度晶界战某些特殊角度晶界,其晶界迁移距离战晶界迁移速率很矮,以至为整.1.4晶界偏偏散由于晶界区中的本子排列畸变较大,相映的自由能比较下,杂量本子或者合金中的溶量本子简单从基体扩集到晶界引导晶界能落矮,由于杂量简单正在晶界偏偏散,普遍道去晶界上杂量的浓度要比体浓度下,然而又与金属战杂量的种类有闭,由于杂量本子或者合金元素正在晶界处的偏偏散使得位错疏通的阻拦减少,位错疏通便越艰易,进而使得塑性变形便变得越收艰易.仄稳偏偏散浓度可用下式表示:陈贤淼等[7]钻研P的晶界偏偏散浓度对付塑性的效率创制P 的晶界偏偏散浓度越下,其塑性便越好,果此P的晶界偏偏散是制成矮合金钢正在下温塑性变形历程中爆收塑性落矮的要害本果之一.Hideki Matsuoka等[8]钻研了Cu,Sn对付含分歧C含量的热塑性的效率,钻研收目前800℃战900℃之间Cu、Sn会往晶界处偏偏散,随着Cu或者Sn的加进,热塑性不竭缩小,当共时加进Cu战Sn时热塑性达到最矮.2 晶界与合金强度从表里上道,普及合金强度有二种办法,一种是真足与消里里的位错战其余缺陷,然而正在目前的工业火仄去道是不现真的,所以主要采与另一种道路即正在合金中引进洪量缺陷,以阻拦位错的疏通去达到加强效验.进而从晶界对付位错的阻拦效率体现了晶界对付强度改性的要害性,晶界加强效率主要思量间接战间接二种办法.间接加强效率是着眼于晶界自己对付晶内位错滑移所起的阻拦效率.无论是小角度晶界仍旧大角晶界皆不妨瞅成是位错的集中体,进而成为间接阻拦晶内位错疏通的障碍.那种间接加强效率波及到晶界与晶格滑移位错的接互效率,包罗以下几个圆里:(1)晶界具备短程应力场,可阻拦晶格滑移位错加进或者通过晶界,那是一种由位错与晶界的应力场的接互效率所引起的一种局部加强效率.对付于一个无限少的小角度晶界,由于诸位错的应力场相互对消的截止,将会表示出具备短程应力场的个性,故当晶格位错加进晶界的短程应力场时,便会受到一定的阻拦效率.(2)若晶格滑移位错脱过晶界时,其柏氏矢量爆收变更,并产死晶界位错(如果正在第一种情况下若应力较大时,晶格位错可切过位错墙,而正在晶界上产死台阶或者晶界位错.正在切过后晶格位错的相氏矢量要有所改变,其变更量称为晶界位错的柏氏矢量).晶界位错当其具备位于晶界里的柏氏矢量时,可沿晶界滑移;而当其柏氏矢量具备笔曲于晶界里的分量时,可沿晶界攀移,正在晶界位错攀移时,要爆收或者吸支晶格空位,当晶界位错与晶界中的“坎”相逢时,除非所产死的晶界位错从滑移戴与晶界相接处移启,可则会引起反背应力阻拦进一步滑移.很大概,正在部分滑移传播时,会产死沿晶界位错塞积组态.那时晶界是可流变便成为决断加强程度的要害果素.(3)晶格位错也可与晶界位错相接爆收位错反应.其截止也使位错疏通受阻.别的,当晶格位错切过晶界位错时也可与晶界位错相接截而产死割阶或者直合.所需附加的能量也会引起硬化效力.若将此效力扩展到大角晶界时,可使晶界产死台阶而使晶界里积减少.滑移位错与大角晶界也会爆收接互效率.除了晶界自己对付晶内位错滑移所起的阻拦效率,另有晶界收射位错体制.晶界不妨动做位错源背晶内收射位错.若晶界中的“坎”或者台阶自己是晶界位错的话,正在中力的效率下可爆收收会反应而死成晶格位错.由于每个晶界位错只可爆收一个晶格位错,那种晶界位错源最后会衰竭.若晶界中的“坎”或者台阶自己不是晶界位错,当沿晶界滑动的晶界位错,逢到晶界上的“坎”或者台阶时,可通过位错反应收会成二个位错.所死成的晶界位错应为螺形位错,以使之接滑移而沿晶界继承前进,可则会引起位错塞积,而阻拦位错反应及背晶内收射位错历程的继承举止.位错塞积群的超过位错大概加进晶界,果晶界位错塞积引起少程应力场,需通过攀移而使晶界位错赢得无应力状态的晶界.动做加强办法之一的细晶加强应属于间接加强办法,Hall-Petch闭系便是正在位错塞积模型前提上导出的,根据Hall-Petch公式σs=σo+kd-1/2可知,随着晶粒半径的减小,σs 删大,而从晶界的效率思量,随着晶粒的减小,相对付晶界所占有的空间删大,进而使得位错疏通所受的阻力删大.弛明等[9]钻研了下锰不锈钢的晶界加强,钻研收目前固溶处理及热轧后真足再结晶的条件下,钢的硬度仅与决于奥氏体晶粒尺寸,硬度与奥氏体晶粒尺寸的闭系为:HV=157+7.128d-1/2.2.2 间接加强机理间接加强效率是着眼于晶界的存留所引起的潜正在加强效力,主要有以下二种:(1)次滑移引起加强:由单晶体模型可睹,晶界的存留可引起弹性应变不匹配战塑性应变不匹配二种效力,正在晶界附近引起多滑移.由弹性应变不匹配效力正在主滑移前引起次滑移时,可对付随后主滑移形成林位错加工硬化体制.那种先次滑移后主滑移的体制正在晶界潜正在加强中起着要害效率.塑性应变不匹配应力易于激励晶界位错源,位之搁出位错而引导晶界附近天区赶快加工硬化.(2)晶粒间与背好引起加强:由于相邻晶粒与背不问,会引起二者主滑移系统与背果子出现好别.若大中力效率下,某一晶粒先启初滑移时,相邻晶粒内的主滑移系统易于共时启动.那道明晶界附近能使疏通位错的晶体教个性受到损害,进而引起加强效力.3晶界偏偏散前里已经叙述过晶间偏偏散对付塑性的效率,然而晶间偏偏散对付合金断裂及腐蚀也会有很大的效率.杂量正在晶界上的偏偏散正在很大程度上效率合金的断裂本能,某些有害杂量正在品界偏偏散将极天里落矮晶界分离力,正在中力效率下很简单爆收沿晶断裂,Ying Zhang等[10]创制由于S偏偏散的存留使得界里间的键减强了,使得试样的推伸应力比不偏偏散时的存留缩小了18%.他们论证正在推伸考查时界里上S-Al本子簇的特殊本量.那些本子簇产死类似于正在大块S中的一维链结构,而且正在推伸历程中稳定更曲到爆收断裂,然而是却效率了晶界的结构.由于偏偏析的S本子只与他相近的少量Al本子产死强键,引导晶界处的Al-S键变强.他们认为真验瞅察到的Al晶粒间的坚化是由于S偏偏散引导的晶界强化引起的.G.D. West等[11]的钻研标明当稀土元素掺杂到Al中时相比较不掺杂的资料正在晶粒大小相共时晶间断裂的比率隐著减少.他们将他阐明为稀土元素的正在晶界处的偏偏析缩小了表面能,进而落矮了晶间断裂所干的功.然而本去不是所有元素对付坚性断裂皆是有害的,D. FARKAS等[12]钻研了替换元素Ni、Cr对付坚性断裂的效率创制Ni、Cr正在晶界处的偏偏散虽然也会落矮晶界处的分离能,然而Cr的浓度惟有达到一定量时才瞅察到坚断,而Ni的效率却险些不.而Miyoung Kim等[13]通过第一性本理估计电子结构钻研了间隙N对付Fe Σ3[1 1 0](1 1 1)晶界的分离力的效率创制N普及了晶界分离能.3.2 腐蚀晶间腐蚀是指金属资料正在特定的腐蚀介量中,晶粒鸿沟或者其紧邻天区的腐蚀速度比晶粒本量更快而引导晶粒间丧得分离力,以至于资料板滞强度险些真足丧得的一种局部腐蚀止为.晶间腐蚀的机理之一是杂量元素沿晶界偏偏析表里,李同[14]等钻研316L不锈钢的晶间腐蚀创制磷战硅的晶间偏偏散是引起晶间腐蚀的主要本果,正在晶间区用AES 收会不妨检测到磷硅的存留而正在晶内却检测不到道明晶界区磷战硅的浓度与晶内的浓度有明隐的好别.主要本果大概是与晶内相比,晶界上本子排列混治,并有许多大小分歧的孔洞,溶量本子处正在晶界会引起系统畸变能落矮.磷是一个表面活性元素,偏偏散到晶界可落矮晶界能,使系统总的自由能下落.晶间偏偏散的磷,正在腐蚀启初时起诱导效率,含磷物量的溶解,只是是被腐蚀的资料总量的一小部分.除了晶界偏偏散对付腐蚀效率中,晶界处的腐蚀沟槽深度也与晶界角有很大闭系.4晶界与其余本能晶界的效率除了正在塑性、强硬度、坚性断裂及腐蚀上有很大效率中,正在下温蠕变、坚性及疲倦等本能上均有很大效率.金属正在恒定应力下爆收的缓缓而连绝的变形称为蠕变,[15]钻研了蠕变历程中的晶界位错表里,Byung-Nam Kim等[16]钻研了晶界滑动正在蠕变中的效率,由于晶界滑动,宏瞅应变达到晶粒最大应变的60%,而不思量滑动则是40%.概括去瞅正在蠕变历程中存留二圆里的效率:①晶界滑动对付蠕变的孝敬(下温下占主宰);②晶界对付晶内滑移的阻拦效率(矮温下占主宰).果此多晶资料的总蠕变量为:εc= εs+ εg式中εs为晶界滑动的孝敬,εg为晶粒里里位错疏通引起的蠕变,晶界滑动战位错的效率正在塑性变形的计划中已计划过.合金的坚性战疲倦本能大多是与晶界偏偏散有闭.参照文件[1]Kamado S, Ashie T, et al. Improvement of tensile propertiesof wrought magnesium alloys by grain refining[J]. Mater Sci Forum, 2000,350:65-72.[2]蒋婷慧,刘谦仄等.下压扭转大塑性变形Al-Mg合金中的晶界结构.资料钻研教报.2014,28(5):371-379.[3]Masataka Tokuda, Hideyuki Katoh. Role of muti-slip onplastic behavours of polycrystalline metas. Bulletin of JMSE, 1986,29:708-715.[4]余琨,黎文件等.镁合金塑性变形体制.华夏有色金属教报,2005,15(7):1081-1086.[5]M. Yu. Gutkina, I. A. Ovid’ko. Grain boundary migration asrotational deformation mode in nanocrystalline materials.Applied Physics Letters, 2005,87:1-3.[6]周自强,岳雪兰等.晶界结构对付晶界迁移的效率.刀兵资料科教与工程,1998,21(3):3-8.[7]陈贤淼,宋申华.下温塑性变形引起的P非仄稳晶界偏偏散.物理教报,2009,58(6):183-188.[8]Hideki Matsuoka. Koichi Osaw, et al. Influence of Cu and Snon Hot Ductility of Steels with Various C Content. ISIJ International, 1997,37:255-262.[9]弛明,刘文昌.下锰不锈钢的晶界加强.热加工工艺.1995(2):9-11[10]Ying Zhang, GuangHong Lu, et al. Weakening GrainBoundary Induced by SulfurSegregation: A first-principles computational tensile test. Phys. Rev, 2007,75.[11]G.D. West, J.M. Perkins B, et al. The Effect of Rare EarthDopants on Grain Boundary Cohesion in Alumina. Journal of the European Ceramic Society, 2007,27: 1913-1918.[12]D. Farkas, R. Nogueira. Atomistic simulations of the effectsof segregated elements on grain-boundary fracture in body-centered-cubic Fe. Metallurgical and Material Transactions, 2005,36:2067-2072.[13]Miyoung Kim, Clint B. Geller, et al. The effect of interstitial Non grain boundary cohesive strength in Fe. Scripta Materialia, 2004,50:1341-1343.[14]李同,镯浩文等.361L不锈钢晶间腐蚀机理的探讨.腐蚀科教与防备技能,1993,2(5):131-135.[15]Burton.B. Grain boundary dislocation geometry duringdiffusional creep. Materials Science and Technology,1986,12:1202-1204.[16]Byung-Nam Kim, Keijiro Hiraga. Contribution of grainboundary sliping in diffusional creep. Scripta mater, 2000,42:451–456.。

材料科学中的晶界工程技术

材料科学中的晶界工程技术

材料科学中的晶界工程技术随着现代科技的发展,材料科学也越来越受到人们的关注。

而在材料科学中,晶界工程技术是一个非常重要的领域。

晶界指的是晶粒之间的结合面,而晶界工程技术则是对材料晶界结构和性能进行控制和调节的技术。

在材料科学中,晶界工程技术的重要性不言而喻。

因为材料的性能往往是由其晶界的结构和性质决定的。

例如,在金属材料中,晶界的性质会直接影响到材料的强度和塑性。

因此,控制和调节晶界的结构和性质,可以有效地提高材料的性能。

晶界工程技术主要包括以下几个方面:1. 晶界调控及相界工程技术:晶界调控技术是指利用热处理、机械加工和化学处理等手段,调节晶界的结构和性质,以达到优化材料性能的目的。

而相界工程技术则是指在材料中引入异质相,利用异质相与晶界的相互作用来调节晶界结构和性质。

2. 晶界界面工程技术:晶界界面工程技术主要是研究材料晶界与其他界面之间的相互作用。

例如,材料中的晶粒与基体之间的界面、晶粒与颗粒之间的界面等。

通过对这些界面的调节和控制,可以有效地影响材料的物理、化学和力学性能。

3. 界面反应及扩散调控技术:材料中的晶界和相界之间,常常会发生相互反应和相互扩散的现象。

而界面反应及扩散调控技术,则是指利用这些反应和扩散来控制晶界的结构和性质,以优化材料的性能。

总之,晶界工程技术在材料科学中具有非常重要的作用。

通过对材料晶界结构和性质的调节和控制,可以有效地提高材料的性能,实现材料的优化和高效利用。

因此,对晶界工程技术的研究和应用,对于推动材料科学领域的进步和发展,具有重要的意义。

晶界析出相

晶界析出相

晶界析出相
1. 钉扎晶界,阻碍晶界运动,或者减缓晶界运动,延长滑动孕育期,增加持久寿命。

2. 蠕变空洞被限制在沉淀相之间,使之难以聚集长大,延长断裂时间。

3. 改变晶界两侧固溶程度,提高晶界附近位错滑移能力,改善晶界塑性,消除缺口敏感性。

4. 偏聚到晶界的有益微量元素,通过改变晶界原子间键合状态,提高晶界结合力,从而提高合金的高温强度。

5. 偏聚于晶界的杂质元素通过降低晶界结合力,形成低熔点化合物,促进晶界有害相析出等,降低耐热合金的高温力学性能。

晶间内氧化

晶间内氧化

晶间内氧化
晶间内氧化,指的是晶格内部的氧化反应。

在晶体结构中,晶界是晶体内部不同晶粒之间的边界。

晶界是晶体内部的缺陷,其存在对材料的性能产生重要影响。

晶间内氧化是指晶界上的氧化反应,它可以导致晶界的劣化和结构的破坏,进而影响材料的力学性能和耐腐蚀性。

晶界是由于晶体生长或结晶过程中晶粒之间的界面形成的。

晶界的存在会导致晶体内部的一些物理和化学性质发生变化。

晶界上的氧化反应是晶界与环境中的氧气发生化学反应的结果。

晶界上的氧化反应可以通过控制晶界的结构和形貌来抑制或改善。

晶界上的氧化反应会导致晶界区域的材料发生氧化和腐蚀,进而影响晶界的稳定性和力学性能。

晶界的氧化反应会导致晶界区域的材料失去原有的力学强度和硬度,使材料的强度和韧性降低。

晶界区域的氧化反应还会导致晶界区域的变脆,使材料容易发生断裂。

晶界内氧化反应的发生是由于晶界区域的氧分压较高,使得晶界上的金属元素与氧气发生反应,生成金属氧化物。

晶界内氧化反应的发生速率取决于晶界区域的氧分压和温度。

提高晶界区域的氧分压或温度可以加速晶界内的氧化反应。

为了抑制晶界内的氧化反应,可以采取一些措施。

一方面,可以通过控制晶界的结构和形貌来改善晶界的稳定性。

另一方面,可以通
过合金化和表面处理等方法来改变晶界区域的化学性质,减少晶界内的氧化反应。

晶间内氧化是晶体内部的重要现象,它对材料的性能产生重要影响。

研究晶间内氧化的机理和控制方法,对于提高材料的力学性能和耐腐蚀性具有重要意义。

通过合理设计材料的结构和形貌,可以有效抑制晶间内的氧化反应,提高材料的性能和寿命。

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二 晶界结构与分类
• 1 、按两个晶粒间夹角的大小来分类,可分为 小角度晶界和大角度晶界。 –小角度晶界:相邻两个晶粒的原子排列错 合的角度很小,约2º -3º 。
–大角度晶界:晶界上质点的排列已接近无 序状态。
2据晶界两边排列的连贯性来划分,可分 为共格晶界、半共格晶界和非共格晶界。
• 共格晶界:界面两侧的晶体结构相似,晶粒 取向相近,穿越晶界的原子面是连续的。 • 半共格晶界:存在位错。 • 非共格晶界:晶界结构差别很大,而相邻晶 体间必有畸变的原子排列。
1 3 ~ 2 2
120~60°
<60 0
局部
润湿 全润湿
3
>2
3 2
1
(B)开始渗透 晶界 (C)在晶界渗 开 (D)浸湿整个 材料
THE END OF CHAPTER ONE
1 ss cos 2 2 sl

—二面角
讨论:
ss 2 cos 1 0 • (1)若 2 sl
即液相穿过晶界,晶粒完全被液相分隔浸湿,晶粒成孤 岛状分布在液相中 ss 1 1 cos 120 • (2)若 2 2 sl 三个晶粒交界处形成孤岛状液滴(不润湿) • (3)若
ss 3 3 cos 60 sl 2 2
液相沿晶界渗开,在三个晶粒交界处,液相形成三角棱柱体。 (润湿)
ss 比值与的关系见下表: sl 二面角与润湿关系
SS SL
<1
cos
2 1 2
>120
润湿性 不
相分布 (A)孤立液滴
1~ 3
第 三 节
晶 界
一 定义及特点
• 1、晶界:凡结构相同而取向不同的晶体相互 接触,其接触界面称为晶界。 相界面(或界面):如果相邻晶粒不仅位 向不同,且结构、组成也不相同,即它们 代表不同的两个相,则其间界称为相界面 或界面。
2
晶界的பைடு நூலகம்点
–( 1 )晶界结构疏松,晶界易受腐蚀、易 显露; –( 2 )晶界结构疏松,是原子(离子)快 速扩散的通道,并易引起杂质偏聚; –(3)晶界处熔点低于晶粒; –(4)晶界上具有应力; –( 5 )晶界是固态相变时优先成核的区域。
三 多晶体组织
• 晶界构形:晶界在多晶体中的形状、构造和 分布称为晶界构形,由表面张力的相互关系决 定。
–1、S-S-V系统 (二维界面) 两相为相同的晶粒,第三相为气相,
-槽角
ss 2 sv cos

2

2
–2、S-S-L系统 两相为相同的晶粒,第三相为液相,
ss 2 sl cos
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