材料晶界及界面

材料晶界及界面

课程目的：

自然界及人类使用的相当大部分材料都是多晶体材料或复相材料，含有大量的晶界和相界面。这些存在于各种材料内部的晶界及相界对材料的加工及使用性能起着至关重要的作用。如力学性能、物理和化学性能等等。因此学习和掌握材料晶界及界面的有关知识，对于材料科学与工程系的大学生是是很重要的。目前有关这方面的知识已经在材料系有关的课程中有所涉及，但系统性及深度均不够。本课程的目的将集中讲述材料晶界与界面的有关知识，为材料系学生从事材料科学的深入研究打下一个较好的专业知识基础。

课程对象：材料系高年级本科生

课程内容：共32学时

该课程内容分以下五个部分

●前言（3学时）

主要概略回顾材料晶体学及晶界与界面的基本知识和基本概念，举例阐述材料晶界及界面的重要性

●材料晶界及界面的基本模型及研究理论（8学时）

晶界与界面类型和结构

小角度晶界与大角度晶界（亚晶界与晶界）

倾斜晶界与旋转晶界

各种晶界模型及理论

共格、半共格与非共格相界面

相界面：确定取向关系与无确定取向关系

晶界结构、能量和成分偏聚：层错和孪晶界等

相界面的能量计算：化学能和结构能界面能量的测量

新相的形核和平衡形状，相界面的原子排列和位错网络

相界面的移动：扩散控制台阶长大机制及切变机制

相界面的吸附、偏聚和析出现象

●晶界及界面结构表征的实验技术及方法（8学时课堂＋3学时实验课）晶界与界面研究主要在两个方面：晶界及界面结构、晶界及界面微区成分实验技术及方法：

透射电子显微镜：晶界及界面形貌观察。

高分辩透射电镜：晶界及界面原子像

X-ray能谱，能量损失谱：晶界及界面微区化学成分

微区电子衍射：晶界及界面两侧晶体取向关系

扫描电镜及电子背散射分析：晶界及界面晶体取向关系的统计分析。

●晶界及界面对材料各种性能的影响规律（6学时）

对材料力学性能（强度、塑性、疲劳、断裂及蠕变等）的影响规律

对材料物理性能（电导率、磁性能及超导性能等）的影响规律对材料化学性能（抗腐蚀性）的影响规律

几种典型材料中的晶界及界面及其与性能的关系（4学时）超级钢中超细晶粒及晶界与材料强度的关系

高温超导材料中的晶界及相界与材料超导性能的关系

大塑性变形材料中位错界面及其与材料加工硬化性的关系

新型磁性材料中晶界及相界与材料磁性能的观系