材料结构与缺陷第四部分2-2
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.3 大角晶界
l大角晶界就是在光学显微镜观察的多晶体晶界。 l如果把金属晶界看成是厚度只有1-2个原子直径的板，则这块 板内存在大量缺陷：
Ø 空位 Ø 间隙原子 Ø 位错 Ø 旋错 Ø 点阵畸变
l晶界上原子的精确位置较难确定，但是经过数学模拟计算，其 中一些原子有规则排列，另外一些原子呈无规则排列。 l现代大角晶界理论模型
Ø 重合位置点阵晶界理论 Ø “O”点整理论 Ø 密排晶界理论
2.3 大角晶界 重合位置点阵晶界（CSL模型）
相邻两晶体在绕旋转轴旋转时，旋转到某 一角度两晶体中某些原子的位置对称（这种现 象在立方晶系中最容易得到），这种点阵即为 CSL点阵。
设想两晶粒的点阵彼此通过晶界向对方延 伸，其中一些原子将出现有规律的相互重合。 这些原子重合位置所组成比原来晶体点阵大的 新点阵，通常称为重合位置点阵。
体心立方晶体中重合位置点阵
• 简单立方晶 体点阵绕 [001] 轴 旋 转 28.1º 时 的 重 合点阵扭转 晶界模型。
• GB 代 表 晶 界，方框是 重合点阵。
2.4 相界能
由于晶界是一种缺陷，它的出现使体系的自由能增加，我们定义形 成单位面积的晶界而引起体系自由能增高称为晶界能。
晶界能与晶体本身的性质，晶界两侧的取向差以及晶界本身的方 位有关。另外，杂质和温度对晶界能也有影响。
晶界的形成及作用
• 固态相变中，晶核先在晶界处形成，长大。当晶体 生长，相界面与另一晶体的相界面相遇，又形成新的 稳定晶界。
• 晶界对位错，磁畴壁，铁电畴壁等有钉扎作用。 • 由于晶界处能量及应力高，裂纹常从晶界处开始，然
后扩大，最后产生断裂。 • 杂质容易在晶界处扩散。
晶界分类 (1) 按两个晶粒之间夹角的大小来分：
第四部分： 晶体的界面结构
2.1 晶界与相界的概念
2.1 晶界与相界的概念
晶界和相界
Mg-3Al-0.8Zn合金中的晶界
Pb-Sn合金中的相界
孪晶界与相界
1）孪晶界 两晶粒沿公共晶面形成镜面对 称关系 2）相界 相邻两相之间的界面
3）分类 孪晶界(相界)点阵完全重合— —共格 孪晶界(相界)点阵基本重合— —部分共格+位错——半共格 孪晶界(相界)点阵完全不重 合——非共格
非共格晶界: 界面上两相原子无任何匹配关系
晶界分类
(1) 按两个晶粒之间夹角的大小来分：
小角度晶界 θ＝0°→3～10°
中角度晶界 θ＝3°→10～半1共5°格相界上位错间距取决于相界处两相匹配晶 大角度晶界 θ＞15° 面的错配度。错配度δ定义为
按结构特点，相界面可分为：
Ø 共格相界
Ø 半共格相界
2.2 小角晶界
3. 扭转晶界（由螺型位错构成）
下图表示两个简单立方晶粒的扭转晶界结构，图中（001）平面是共 同的平面，可见这种晶界是由两组螺型位错交叉网络所形成。扭转晶界两 侧的原子位置是互相不吻合的，但这种吻合可以集中到一部分原子的位置 上，其余的部分仍吻合，不吻合的部分是螺型位错。
整个扭转晶界就是由两组交叉的螺型位错构成的网络，一组是平行于 [100]轴向，一组平行于[010]轴向，网格的间距D满足：D=b/θ
5
孪晶界
孪晶是指两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶 面构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为“孪晶”， 此公共晶面就称孪晶面
晶界、亚晶界：多晶体材料内部成分、结构相同而取向不
同的晶粒（或亚晶）之间的界面。 在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处 原子排列处于过渡状态。晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。
3.非共格相界----两相在相界面处的原子排列相差很大。
错配度δ定义为
式中aα和aβ分别表示相界面两侧的α 相和β相的点阵常数， 且aα ＞aβ 。
由此可求得位错间距D为 D=αβ/δ
当δ很小时，可以近似为 D≈|b|/δ
当δ很小时，D很大，α和β相在相界面上趋于共格，即成 为共格相界； 当δ很大时，D很小，α和β相在相界面上完全失配，即成 为非共格相界，
由度。
二维晶界------有两个自由度
Ø 位相角：θ（沿坐标系中某一旋转轴的旋转角） Ø 方向角：φ（晶界与另一晶粒的位相角）
2.2 小角晶界
二、晶界自由度 • 三维晶界------有5个自由度
Ø 位相角：θ1 ，θ2， θ 3（两个相邻晶粒的旋转角） Ø 方向角：φ1 ，φ2 （晶界与另一晶粒的位相角）
重合位置点阵示意图
重合位置点阵示意图
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2.3 大角晶界
重合点阵晶界（CSL模型）
特点：
Ø 相邻两晶粒绕某一旋转 轴转到一定位置时，两 晶粒中一些原子的位置 时对称的；
Ø 晶界上的某些原子为两 晶粒所共有，结构与孪 晶相似；
Ø 重合晶界的厚度几乎等 于0，晶界能最低
观察：
Ø 最初在金属二次再结晶 织构中的发现；
从理论上讲，相界能包括两部分，即由于原子离开平衡位置所引起 的弹性畸变能（或应变能），和由于界面上原子间结合键数目和强度 发生变化所引起的化学交互作用能。
弹性畸变能大小取决于错配度δ；化学交互作用能取决于界面上原 子与周围原子的化学键结合情况。 相结构不同，这两部分能量所占比例不同。如：
共格相界：由于界面上原子保持匹配关系，故界面上原子结合键数 目不变，以应变能为主。
Ø 非共格相界
式中aα和aβ分别表示相界面两侧的α 相和β
1．共格相界
相的点阵常数，且aα ＞aβ 。
所谓"共格"是指界面上的原子Ø同δ时< 位0.0于5两相晶--格---的- 共结格点界上面，即两相的晶格是
彼此衔接的，界面上的原子为两者Ø共0.0有5。< δ但<0是.2理5 想--的---完- 半全共共格格界界面面，只有在孪晶
2.2 小角晶界
•对称倾斜晶界是最简单的小角度晶界，这 种晶界的结构是由一系列平行等距离排列
的同号刃位错所构成。
• 位错间距离D、伯氏矢量b与取向差θ 之间满足下列关系:
b
•
sin θ = 2 ;
2D
当θ很小时，sin θ ≈ θ 22
D
=
2
b sin
θ
≈b θ
2
由上式知，当θ小时，位错间距较大。
•若b=0.25nm，θ=1o，则D=14nm；
小角度晶界 θ＝0°→3～10° 中角度晶界 θ＝3°→10～15° 大角度晶界 θ＞15°
(2) 根据晶界两边原子排列的连贯性来分：
共格晶界: 2种相的原子在界面处完全匹配，形成完
整格界面。
半共格晶界：晶面间距相差较大，在界面上将产生
一些位错，以降低界面的弹性应变能，这时界面上两 相原子部分地保持匹配 。
2.2 小角晶界
4.小角晶界的移动
因为单位晶体面积上有 θ/b 根 位 错 线 ， 所 以 受 到 的
作用力p应是： p=τb(θ/b)=τθ
Ø当所加载大于晶界移动所需的力 后，晶界便开始移动。 Ø非对成倾斜晶界不容易发生移动 ，因为这种晶界上的位错滑移方向 各异。
2.3 大角晶界
大角晶界：θ>10° 原子排列比较紊乱，但 也存在一些比较整齐的区 域，故晶界可看成坏区与好 区交替相间组合而成。随着 位相差增大，坏区的面积将 增大。 纯金属中的大角度晶界 的宽度不超过3个原子间 距。
位错所包围的中间部分是良好区， 当位错间距 D值增大时，位错间距变 小，即中间网络区缩小。
24
2.2 小角晶界
4.小角晶界的移动 晶界移动由滑移和攀移两种 。
Ø 再结晶温度以下，晶体受力 作用时产生的晶界移动属于 滑移；
Ø 再结晶温度以上，晶体受力 作用时产生的晶界移动属于 滑移为攀移。
如果晶体左端固定，右端加载时，假 如沿布氏矢量方向产生分切应力τ， 则此时一条位错线所受的作用力是τb 。
l完全共格相界
l弹性畸变共格相界
l半共格相界
l非共格相界
晶界的显微照片
晶界的高分辨TEM
Ni0.76Al0.24:500ppm B
的小角晶界（倾斜 7°）
TiAl合金
2.2 小角晶界
一、小角度晶界
晶界的原子结构、组成和性质与相邻晶粒间的取向有关。晶粒间 取向差越大，形成的晶界结构越复杂。
根据晶粒间取向差的大小， Ø当取向差θ小于10~15o时，称为小角度晶界。 Ø当取向差θ大于10~15o时，称为大角度晶界。
Ø 在金刚石、闪锌矿晶界 中也发现；
Ø 场离子显微镜直接证明 重合点阵晶界的存在。
重合位置点阵晶界的存在表明： 大角晶界结构是由原子排列紊乱部分组成，相邻晶粒旋转到 一定角度时出现的点阵重合数不同。
• 面心立方点阵绕 [001] 轴 旋 转 36.9º时的重合点 阵扭转晶界模 型。
• 黑点属于两晶体 的重合点阵，这 些原子构成的晶 界就是重合点 阵。
•若θ＞10o，则位错间距太近，位错模型
不再适应。
•对称倾斜晶界模型
实验观察到的对称倾转晶界
2.2 小角晶界
2.不对称倾斜晶界
如果上述倾转晶界不是
接近（100）面，而是在任 意晶面（hkl）上，这种非 对称的晶界就需要用柏氏矢 量分别为[100]和[010]的两 组平行的刃型位错来表示。
两组位错的间距分别为：
界，且孪晶界即为孪晶面时才可能Ø存δ>在0。.25
------ 非共格界面
2．半共格相界 若两相邻晶体在相界面处的晶面间距相差较大，则在相界面上不可能做到完
全的一一对应，于是在界面上将产生一些位错，以降低界面的弹性应变能，这时 界面上两相原子部分地保持匹配，这样的界面称为半共格界面或部分共格界面。 从能量角度而言，以半共格界面代替共格界面更为有利。
2.2 小角晶界
三、小角度晶界的位错模型
倾转晶界（由刃型位错构成） 1.对称倾斜晶界 l简 单 立 方 结 构 晶 体 中 界 面 为 （ 100）面的倾斜晶界在（001）面 上的投影，其两侧晶体的位向差为
θ ， 相 当 于 相 邻 晶 粒 绕 [001]轴 反 向各自旋转θ/2而成。 l几何特征是相邻两晶粒相对于晶 界作旋转，转轴在晶界内并与位错 线平行。 l为了填补相邻两个晶粒取向之间 的偏差，使原子的排列尽可能接近 原来的完整晶格，每隔几行就插入 一片原子。
根据形成晶界时的操作不同，晶界分为： Ø倾斜（转）晶界 Ø扭转晶界
小角晶界分类
对称倾斜晶界
不对称倾斜晶界
扭转晶界
2.2 小角晶界
二、晶界自由度
晶界的性质取决于它的结构，而晶界的结构在很大程度 上取决于其相邻的两个晶粒的相对取向和晶界相对于其中一 个晶体的相对位向。要确定两个晶粒的相对位向，需考虑自
非共格相界：由于界面上原子的化学键数目和强度与晶内相比有很 大差异，故其界面能以化学能为主，而且总的界面能较高。
从共格至半共格到非共格，相界能依次递增。
晶界特点
1） 晶界——畸变——晶界能——向低能量状态转化——晶 粒长大、晶界变直——晶界面积减小
2）
阻碍位错运动——
σ↑ b
——细晶强化
3） 位错、空位等缺陷多——晶界扩散速度高
D⊥
=
b
θ sin
ϕ
DΓ
=
θ
b cos
ϕ
不对称晶界模型
2.2 小角晶界
3. 扭转晶界（由螺型位错构成）
将一个晶体沿中间平面切开，然后使上半晶体绕垂直切面的轴转过一个角度 ，再与下半晶体回合在一起而形成。 Ø 扭转晶界的特点是旋转轴与晶界面垂直。 Ø 晶界面是（001），旋转轴[001] Ø 晶界面由两组螺型位错组成网络，一组平行于[100]，另一组平行于[010]
4） 晶界能量高、结构复杂——容易满足固态相变的条
件——固态相变首先发生地
5） 化学稳定性差——晶界容易受腐蚀
6） 微量元素、杂质富集
37
l大角晶界就是在光学显微镜观察的多晶体晶界。 l如果把金属晶界看成是厚度只有1-2个原子直径的板，则这块 板内存在大量缺陷：
Ø 空位 Ø 间隙原子 Ø 位错 Ø 旋错 Ø 点阵畸变
l晶界上原子的精确位置较难确定，但是经过数学模拟计算，其 中一些原子有规则排列，另外一些原子呈无规则排列。 l现代大角晶界理论模型
Ø 重合位置点阵晶界理论 Ø “O”点整理论 Ø 密排晶界理论
2.3 大角晶界 重合位置点阵晶界（CSL模型）
相邻两晶体在绕旋转轴旋转时，旋转到某 一角度两晶体中某些原子的位置对称（这种现 象在立方晶系中最容易得到），这种点阵即为 CSL点阵。
设想两晶粒的点阵彼此通过晶界向对方延 伸，其中一些原子将出现有规律的相互重合。 这些原子重合位置所组成比原来晶体点阵大的 新点阵，通常称为重合位置点阵。
体心立方晶体中重合位置点阵
• 简单立方晶 体点阵绕 [001] 轴 旋 转 28.1º 时 的 重 合点阵扭转 晶界模型。
• GB 代 表 晶 界，方框是 重合点阵。
2.4 相界能
由于晶界是一种缺陷，它的出现使体系的自由能增加，我们定义形 成单位面积的晶界而引起体系自由能增高称为晶界能。
晶界能与晶体本身的性质，晶界两侧的取向差以及晶界本身的方 位有关。另外，杂质和温度对晶界能也有影响。
晶界的形成及作用
• 固态相变中，晶核先在晶界处形成，长大。当晶体 生长，相界面与另一晶体的相界面相遇，又形成新的 稳定晶界。
• 晶界对位错，磁畴壁，铁电畴壁等有钉扎作用。 • 由于晶界处能量及应力高，裂纹常从晶界处开始，然
后扩大，最后产生断裂。 • 杂质容易在晶界处扩散。
晶界分类 (1) 按两个晶粒之间夹角的大小来分：
第四部分： 晶体的界面结构
2.1 晶界与相界的概念
2.1 晶界与相界的概念
晶界和相界
Mg-3Al-0.8Zn合金中的晶界
Pb-Sn合金中的相界
孪晶界与相界
1）孪晶界 两晶粒沿公共晶面形成镜面对 称关系 2）相界 相邻两相之间的界面
3）分类 孪晶界(相界)点阵完全重合— —共格 孪晶界(相界)点阵基本重合— —部分共格+位错——半共格 孪晶界(相界)点阵完全不重 合——非共格
非共格晶界: 界面上两相原子无任何匹配关系
晶界分类
(1) 按两个晶粒之间夹角的大小来分：
小角度晶界 θ＝0°→3～10°
中角度晶界 θ＝3°→10～半1共5°格相界上位错间距取决于相界处两相匹配晶 大角度晶界 θ＞15° 面的错配度。错配度δ定义为
按结构特点，相界面可分为：
Ø 共格相界
Ø 半共格相界
2.2 小角晶界
3. 扭转晶界（由螺型位错构成）
下图表示两个简单立方晶粒的扭转晶界结构，图中（001）平面是共 同的平面，可见这种晶界是由两组螺型位错交叉网络所形成。扭转晶界两 侧的原子位置是互相不吻合的，但这种吻合可以集中到一部分原子的位置 上，其余的部分仍吻合，不吻合的部分是螺型位错。
整个扭转晶界就是由两组交叉的螺型位错构成的网络，一组是平行于 [100]轴向，一组平行于[010]轴向，网格的间距D满足：D=b/θ
5
孪晶界
孪晶是指两个晶体(或一个晶体的两部分)沿一个公共晶 面构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为“孪晶”， 此公共晶面就称孪晶面
晶界、亚晶界：多晶体材料内部成分、结构相同而取向不
同的晶粒（或亚晶）之间的界面。 在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处 原子排列处于过渡状态。晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。
3.非共格相界----两相在相界面处的原子排列相差很大。
错配度δ定义为
式中aα和aβ分别表示相界面两侧的α 相和β相的点阵常数， 且aα ＞aβ 。
由此可求得位错间距D为 D=αβ/δ
当δ很小时，可以近似为 D≈|b|/δ
当δ很小时，D很大，α和β相在相界面上趋于共格，即成 为共格相界； 当δ很大时，D很小，α和β相在相界面上完全失配，即成 为非共格相界，
由度。
二维晶界------有两个自由度
Ø 位相角：θ（沿坐标系中某一旋转轴的旋转角） Ø 方向角：φ（晶界与另一晶粒的位相角）
2.2 小角晶界
二、晶界自由度 • 三维晶界------有5个自由度
Ø 位相角：θ1 ，θ2， θ 3（两个相邻晶粒的旋转角） Ø 方向角：φ1 ，φ2 （晶界与另一晶粒的位相角）
重合位置点阵示意图
重合位置点阵示意图
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2.3 大角晶界
重合点阵晶界（CSL模型）
特点：
Ø 相邻两晶粒绕某一旋转 轴转到一定位置时，两 晶粒中一些原子的位置 时对称的；
Ø 晶界上的某些原子为两 晶粒所共有，结构与孪 晶相似；
Ø 重合晶界的厚度几乎等 于0，晶界能最低
观察：
Ø 最初在金属二次再结晶 织构中的发现；
从理论上讲，相界能包括两部分，即由于原子离开平衡位置所引起 的弹性畸变能（或应变能），和由于界面上原子间结合键数目和强度 发生变化所引起的化学交互作用能。
弹性畸变能大小取决于错配度δ；化学交互作用能取决于界面上原 子与周围原子的化学键结合情况。 相结构不同，这两部分能量所占比例不同。如：
共格相界：由于界面上原子保持匹配关系，故界面上原子结合键数 目不变，以应变能为主。
Ø 非共格相界
式中aα和aβ分别表示相界面两侧的α 相和β
1．共格相界
相的点阵常数，且aα ＞aβ 。
所谓"共格"是指界面上的原子Ø同δ时< 位0.0于5两相晶--格---的- 共结格点界上面，即两相的晶格是
彼此衔接的，界面上的原子为两者Ø共0.0有5。< δ但<0是.2理5 想--的---完- 半全共共格格界界面面，只有在孪晶
2.2 小角晶界
•对称倾斜晶界是最简单的小角度晶界，这 种晶界的结构是由一系列平行等距离排列
的同号刃位错所构成。
• 位错间距离D、伯氏矢量b与取向差θ 之间满足下列关系:
b
•
sin θ = 2 ;
2D
当θ很小时，sin θ ≈ θ 22
D
=
2
b sin
θ
≈b θ
2
由上式知，当θ小时，位错间距较大。
•若b=0.25nm，θ=1o，则D=14nm；
小角度晶界 θ＝0°→3～10° 中角度晶界 θ＝3°→10～15° 大角度晶界 θ＞15°
(2) 根据晶界两边原子排列的连贯性来分：
共格晶界: 2种相的原子在界面处完全匹配，形成完
整格界面。
半共格晶界：晶面间距相差较大，在界面上将产生
一些位错，以降低界面的弹性应变能，这时界面上两 相原子部分地保持匹配 。
2.2 小角晶界
4.小角晶界的移动
因为单位晶体面积上有 θ/b 根 位 错 线 ， 所 以 受 到 的
作用力p应是： p=τb(θ/b)=τθ
Ø当所加载大于晶界移动所需的力 后，晶界便开始移动。 Ø非对成倾斜晶界不容易发生移动 ，因为这种晶界上的位错滑移方向 各异。
2.3 大角晶界
大角晶界：θ>10° 原子排列比较紊乱，但 也存在一些比较整齐的区 域，故晶界可看成坏区与好 区交替相间组合而成。随着 位相差增大，坏区的面积将 增大。 纯金属中的大角度晶界 的宽度不超过3个原子间 距。
位错所包围的中间部分是良好区， 当位错间距 D值增大时，位错间距变 小，即中间网络区缩小。
24
2.2 小角晶界
4.小角晶界的移动 晶界移动由滑移和攀移两种 。
Ø 再结晶温度以下，晶体受力 作用时产生的晶界移动属于 滑移；
Ø 再结晶温度以上，晶体受力 作用时产生的晶界移动属于 滑移为攀移。
如果晶体左端固定，右端加载时，假 如沿布氏矢量方向产生分切应力τ， 则此时一条位错线所受的作用力是τb 。
l完全共格相界
l弹性畸变共格相界
l半共格相界
l非共格相界
晶界的显微照片
晶界的高分辨TEM
Ni0.76Al0.24:500ppm B
的小角晶界（倾斜 7°）
TiAl合金
2.2 小角晶界
一、小角度晶界
晶界的原子结构、组成和性质与相邻晶粒间的取向有关。晶粒间 取向差越大，形成的晶界结构越复杂。
根据晶粒间取向差的大小， Ø当取向差θ小于10~15o时，称为小角度晶界。 Ø当取向差θ大于10~15o时，称为大角度晶界。
Ø 在金刚石、闪锌矿晶界 中也发现；
Ø 场离子显微镜直接证明 重合点阵晶界的存在。
重合位置点阵晶界的存在表明： 大角晶界结构是由原子排列紊乱部分组成，相邻晶粒旋转到 一定角度时出现的点阵重合数不同。
• 面心立方点阵绕 [001] 轴 旋 转 36.9º时的重合点 阵扭转晶界模 型。
• 黑点属于两晶体 的重合点阵，这 些原子构成的晶 界就是重合点 阵。
•若θ＞10o，则位错间距太近，位错模型
不再适应。
•对称倾斜晶界模型
实验观察到的对称倾转晶界
2.2 小角晶界
2.不对称倾斜晶界
如果上述倾转晶界不是
接近（100）面，而是在任 意晶面（hkl）上，这种非 对称的晶界就需要用柏氏矢 量分别为[100]和[010]的两 组平行的刃型位错来表示。
两组位错的间距分别为：
界，且孪晶界即为孪晶面时才可能Ø存δ>在0。.25
------ 非共格界面
2．半共格相界 若两相邻晶体在相界面处的晶面间距相差较大，则在相界面上不可能做到完
全的一一对应，于是在界面上将产生一些位错，以降低界面的弹性应变能，这时 界面上两相原子部分地保持匹配，这样的界面称为半共格界面或部分共格界面。 从能量角度而言，以半共格界面代替共格界面更为有利。
2.2 小角晶界
三、小角度晶界的位错模型
倾转晶界（由刃型位错构成） 1.对称倾斜晶界 l简 单 立 方 结 构 晶 体 中 界 面 为 （ 100）面的倾斜晶界在（001）面 上的投影，其两侧晶体的位向差为
θ ， 相 当 于 相 邻 晶 粒 绕 [001]轴 反 向各自旋转θ/2而成。 l几何特征是相邻两晶粒相对于晶 界作旋转，转轴在晶界内并与位错 线平行。 l为了填补相邻两个晶粒取向之间 的偏差，使原子的排列尽可能接近 原来的完整晶格，每隔几行就插入 一片原子。
根据形成晶界时的操作不同，晶界分为： Ø倾斜（转）晶界 Ø扭转晶界
小角晶界分类
对称倾斜晶界
不对称倾斜晶界
扭转晶界
2.2 小角晶界
二、晶界自由度
晶界的性质取决于它的结构，而晶界的结构在很大程度 上取决于其相邻的两个晶粒的相对取向和晶界相对于其中一 个晶体的相对位向。要确定两个晶粒的相对位向，需考虑自
非共格相界：由于界面上原子的化学键数目和强度与晶内相比有很 大差异，故其界面能以化学能为主，而且总的界面能较高。
从共格至半共格到非共格，相界能依次递增。
晶界特点
1） 晶界——畸变——晶界能——向低能量状态转化——晶 粒长大、晶界变直——晶界面积减小
2）
阻碍位错运动——
σ↑ b
——细晶强化
3） 位错、空位等缺陷多——晶界扩散速度高
D⊥
=
b
θ sin
ϕ
DΓ
=
θ
b cos
ϕ
不对称晶界模型
2.2 小角晶界
3. 扭转晶界（由螺型位错构成）
将一个晶体沿中间平面切开，然后使上半晶体绕垂直切面的轴转过一个角度 ，再与下半晶体回合在一起而形成。 Ø 扭转晶界的特点是旋转轴与晶界面垂直。 Ø 晶界面是（001），旋转轴[001] Ø 晶界面由两组螺型位错组成网络，一组平行于[100]，另一组平行于[010]
4） 晶界能量高、结构复杂——容易满足固态相变的条
件——固态相变首先发生地
5） 化学稳定性差——晶界容易受腐蚀
6） 微量元素、杂质富集
37