材料科学基础 晶体缺陷-5.ppt

第三章 晶体中的缺陷(V) 2.3相界 相界（phase boundary)：具有不同结构的两相之间的分界面称为“相界(phase boundary)”。 按相界面上原子间匹配程度分为： 共格界面、半共格界面、非共格界面 1).共格界面（coherent phase boundary ）： 特征： 界面两侧的保持一定的位向关系，沿界面两相具有相同或近似的原子排列，两相在界面上原子匹配得好，界面上能很低。 理想的完全共格界面只有在孪晶面（界）。 具有完善共格关系的界面 具有弹性畸变的共格界面 2.3相界 2). 半共格界面（semi-coherent phase boundary ) 特征：沿相界面每隔一定距离产生一个刃型位错，除刃型位错线上的原子外，其余原子都是共格的。 表面与界面 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。 2.2.4晶界的特性 表面与界面 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。 2.2.4晶界的特性 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。 表面与界面 2.2.4晶界的特性 表面与界面 2.2.5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(twin)”，此公共晶面就称孪晶面 表面与界面 ①共格孪晶面（coherent twin boundary）； ②非共格孪晶面(non-coherent twin boundary）； 孪晶的形成常常与晶体中的堆垛层错有密切关系，γ高不易形成孪晶。 fcc结构 孪晶面为{111} bcc结构 孪晶面为{112}。 依照形成原因不同分为：变形孪晶、生长孪晶、退火孪晶。 表面与界面 表面与界面 2.3相界 2.3相界 表面与界面 * * 表面与界面 只要金属晶体中两个相邻部分的取向、结构或点阵常数不同，在它们的接触处就将形成界面，它是一种面缺陷。 不仅在多晶体材料的晶粒之间有通常所说的晶粒间界，而且在一个晶粒内部或者单晶体中还经常存在着亚晶。 在复相材料中，除开晶粒间界外，还有相界面。 此外，任何晶体还有外表面。 在这些界面处共同的特点是原子相邻关系偏离晶体内部排列的正常状态，因此都可以归并为面状的晶格缺陷。 表面与界面 晶体材料中存在着许多界面，如（外）表面（surface）与内界面（interface）等。 界面通常包含几个原子层厚的区域，该区域内的原子排列甚至化学成分往往不同于晶体内部，又因其在三维空间表现为一个方向上尺寸很小，另外两个方向上尺寸较大，故称为面缺陷（interfacial defects）。 表面是指固体材料与气体或液体的分界面； 内界面包括晶界(grain boundaries)、孪晶界(twin boundaries)、亚晶界（sub-boundaries）、相界(phase boundaries)及层错(stacking faults)等。 表面与界面 表面与界面 晶体内部的原子处于其他原子的包围中，周围原子对它的作用力对称分布，因此它处于均匀的力场中，总合力为零，处于能量最低的状态。 而表面原子却不同，它与气相(或液相)接触，其原子间的结合键与晶体内部不同，而处