第三章 晶体缺陷-表面与界面(课堂版三).ppt

第五部分 表面与界面;表面及界面;表面： 晶体自由表面上的原子，由于其周围环境与晶体内部不同，致使约有几个原子层处于较高的能量状态，该表层结构称为表面。 为降低表面能，晶体表面往往为低指数的密排晶面，由此导致晶体外形发生规则化。 常见金属的平均比表面能变化范围在1.1J/m2至5J/m2之间。 表面能的作用产生表面吸附现象;外表面的特点;表面能：;晶界 亚晶界;二维点阵中晶界的几何关系可用两个晶粒的位相差?和晶界相对于点阵某一平面的夹角?来确定;小角度晶界;对称倾斜晶界：可以看成由一列平行的刃型位错构成 位错间距D和柏氏矢量b之间关系：;;不对称倾斜晶界;扭转晶界;?纯扭转晶界和倾斜晶界的不同在于：倾斜晶界形成时，转轴在晶界内；扭转晶界的转轴则垂直于晶界。 一般小角度晶界都可看成两部分晶体绕某一轴旋转一角度而形成，不过该转轴即不平行也不垂直晶界，故可看成一系列刃位错，螺位错或混合位错的网络组成。 对称倾斜晶界和扭转晶界则属于特殊情况。;?多晶体材料各晶粒之间的晶界通常是大角度晶界 ?大角度晶界结构复杂，原子排列不规则 ?晶界可看成是好区与坏区交替相间组合而成的。 ? 一般大角度晶界的宽度一般不超过三个原子间距。;* 相邻晶粒在交界处的形状不是光滑的曲面，而是由不规则台阶组成的，A,B,C,D特征区域;大角度晶界 大角度晶界能一般不随相邻晶粒的位向差而变化，对特定的晶体是基本恒定的。但在某些特殊的位向差角度时，会出现晶界能的显著减小。该问题可用重合位置点阵模型来分析解释。;晶界能;小角度晶界的界面能;晶界的界面能的测量;晶界偏聚——内吸附（热力学平衡的偏聚） 特点：1）溶质浓度不变时，一定的T对应一定平衡晶界偏聚量 2）T↑偏聚量↓ ， △E：溶质原子在晶界上的能量差, C：晶界浓度 C0：晶内浓度 3）晶界平衡偏聚量可以很显著 4）晶界偏聚区的范围约为4-几百埃 5）在某种情况下可产生晶界上溶质原子的贫化—负吸附 6）产生晶界偏聚的原因，有一种解释：固溶体中溶质原子和溶剂原子的尺寸不同，晶界偏聚可使系统能量降低;晶界特性 ;亚晶界（Sub-grain boundary） ;孪晶界 Twin boundary ;孪晶的形成;相界 Phase Boundary;共格、半共格及非共格界面 非共格界面 大角度晶界、大颗粒第二相与基体的相界面、表面等均属于非共格界面。 界面能稳定、各向异性、界面能较高。 界面一般为3~4个原子厚度。 界面结合能较低。 部分接合界面将趋于平直而成为平面。 完全接合界面将趋于变为球形或立方体。;共格界面：界面上的原子同时位于两相晶格 的节点上，弹性畸变 完全共格界面：相互接合的两晶体结构相同且点阵常数相差甚微时，配合界面上的原子位置可同时属于两晶体的原子规则排列位置，使界面能显著降低，两晶体间的界面被称为完全共格界面。;完全共格界面配合模型;半共格界面;半共格界面配合模型;半共格相界： 两相结构相近而原子间距相差较大时，部分保持匹配;弹性应变能： 共格时以应变能为主;第三章 习题;6、 已知面心立方晶体中（111）面上有一柏氏矢量为b= 的单位位错，它分解为两个肖克莱不全位错，设晶体的切变模量G=7X1010Nm-2,点阵常数=3X10-10m，层错能=1X10-2Jm-2,泊松比。 （1写出此两个肖克莱不全位错的柏氏矢量。 （2）若该单位位错为纯刃型位错，试计算分解后两个肖克莱不??位错之间的平衡距离。 （3）若该单位位错为纯螺型位错，试计算分解后两个肖克莱不全位错之间的平衡距离。 7、写出位错反应a[ 0-11 ]/2+a[ 2-11]/2 的反应结果，这个反应能否进行？形成的位错能不能滑动？为什么？;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;