材料科學基礎(chǔ) 第三章_晶體缺陷

1、2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克1 緒論 第一章 原子結(jié)構(gòu)與鍵合 第二章 固體結(jié)構(gòu) 第三章 晶體缺陷 第四章 固體中原子及分子的運動 第五章 材料的形變與再結(jié)晶 第六章 單組元相圖及純晶體的凝固 第七章 二元相圖及其合金的凝固 材料科學基礎(chǔ)材料科學基礎(chǔ) 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克2 第三章 晶體缺陷 Imperfections (defects) in Crystals It is the defects that makes materials so interesting, just like the human being. Defects are at

2、 the heart of materials science. 材料中 的缺陷 宏觀缺陷：孔洞，裂紋，氧化， 微觀缺陷： 晶體缺陷晶體缺陷 非晶體缺陷 腐蝕，雜質(zhì) 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克3 實際晶體中的缺陷 晶體缺陷：晶體中各種偏離理想結(jié)構(gòu)的區(qū)域 根根 據(jù)據(jù) 幾幾 何何 特特 征征 分分 為為 三三 類類 點缺陷 （point defect) 三維空間的各個方向均很小 零維缺陷 (zero-dimensional defect) 線缺陷 （line defect) 在二個方向尺寸均很小 面缺陷 （plane defect) 在一個方向上尺寸很小 一維缺陷 (one-d

3、imensional defect) 二維缺陷 (two-dimensional defect) 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克4 3.1 點缺陷 點缺陷：空位、間隙原子、溶質(zhì)原子、和雜質(zhì)原子、 +復合體（如：空位對、空位-溶質(zhì)原子對） 1、點缺陷的形成 （production of point defects) 原因：熱運動：熱振動強度是溫度的函數(shù) 能量起伏=原子脫離原來的平衡位置而遷移別處 =空位(vacancy) Schottky 空位，-晶體表面 Frenkel 空位，-晶體間隙 空位消失或移位 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克5 *點缺陷分類：點缺陷分類

4、： 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克6 *點缺陷的形成原因點缺陷的形成原因： 由于熱起伏，形成熱力學穩(wěn)定的缺陷： 產(chǎn)生與消亡達致平衡 過飽和空位： 高溫淬火、冷變形加工、高能粒子輻照 根據(jù)熱力學，對空位平衡濃度進行推導-課外自學 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克7 1。電阻增大 2。提高機械性能，如屈服強度 3。有利于原子擴散 4。體積膨脹，密度減小 *點缺陷對性能產(chǎn)生的影響點缺陷對性能產(chǎn)生的影響： 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克8 3.2 位錯 線缺陷 實驗觀察：位錯的“線索”或“影子” 晶體中的生長螺旋生長螺旋二維球泡陣列中的位錯變形晶體表面的滑

5、移 位錯概念的提出（一） 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克9 單晶體強度：理論與實驗之間的巨大誤差 理論值：根據(jù)剛性相對滑動模型得到tc=103104MPa 實驗值：tc=110 MPa，相差甚遠 位錯概念的提出（二） 1934年，Taylor等提出位錯的概念，認為 存在著某種缺陷-位錯，模型：位錯的運動 （逐步傳遞）=晶體的逐步滑移，計算證 實理論屈服強度接近實驗值。后來實驗觀 察到實際位錯。 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克10 3.2.1 位錯的基本類型和特征 a. 刃型位錯 edge dislocation b. 螺型位錯 screw dislocation

6、 根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)特征： 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克11 特征特征： 1 1）有一額外原子面，）有一額外原子面， 刃口處的原子列稱為位錯線。半原刃口處的原子列稱為位錯線。半原 子面在上子面在上, ,正刃型位錯正刃型位錯 ； 下為負刃型位錯下為負刃型位錯 2 2）刃位錯的位錯線不一定是直線，）刃位錯的位錯線不一定是直線， 可以是折線，可以是折線， 也可以也可以 是曲線，是曲線， 但位錯線必與滑移矢量垂直。但位錯線必與滑移矢量垂直。 3 3）位錯線垂直于）位錯線垂直于滑移矢量滑移矢量，位錯線與滑移矢量構(gòu)成的面是，位錯線與滑移矢量構(gòu)成的面是 滑移面，滑移面， 刃位錯的滑移面是唯一的。

7、刃位錯的滑移面是唯一的。 4 4）刃型位錯周圍的晶體產(chǎn)生畸變，上壓，）刃型位錯周圍的晶體產(chǎn)生畸變，上壓， 下拉，下拉， 半原子半原子 面是對稱的，面是對稱的， 位錯線附近畸變大，位錯線附近畸變大， 遠處畸變小。遠處畸變小。 5 5）位錯周圍的畸變區(qū)一般只有幾個原子寬（一般點陣畸變）位錯周圍的畸變區(qū)一般只有幾個原子寬（一般點陣畸變 程度大于其正常原子間距的程度大于其正常原子間距的1/41/4的區(qū)域?qū)挾?，的區(qū)域?qū)挾龋?定義為位錯定義為位錯 寬度，寬度， 約約2525個原子間距。）個原子間距。） * * 畸變區(qū)是狹長的管道，畸變區(qū)是狹長的管道， 故位錯可看成是線缺陷。故位錯可看成是線缺陷。 a. 刃

8、型位錯 edge dislocation 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克12 b. 螺型位錯 screw dislocation 1 1）無額外半原子面，）無額外半原子面， 原子錯排是軸對稱的原子錯排是軸對稱的 2 2）分左螺旋位錯，符合左手法則；右分左螺旋位錯，符合左手法則；右螺旋位錯螺旋位錯 ，符合符合右手法則右手法則 3 3）位錯線與位錯線與滑移矢量滑移矢量平行，且為直線，位錯線的運動方向與滑移矢量垂直平行，且為直線，位錯線的運動方向與滑移矢量垂直 4 4）凡是以螺型位錯線為晶帶軸的晶帶凡是以螺型位錯線為晶帶軸的晶帶 所有晶面都可以為滑移面。所有晶面都可以為滑移面。 5)

9、 5) 點陣畸變引起平行于位錯線的切應變，無正應變。點陣畸變引起平行于位錯線的切應變，無正應變。 6 6）螺型位錯是包含幾個原子寬度的線缺陷。）螺型位錯是包含幾個原子寬度的線缺陷。 位錯線bb：已滑移區(qū)和未滑移區(qū)的邊界線 特征：特征： 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克13 混合位錯 滑移矢量既不平行也滑移矢量既不平行也 不垂直于位錯線，不垂直于位錯線， 而而 是與位錯線相交成任是與位錯線相交成任 意角度，一般混合位意角度，一般混合位 錯為曲線形式，錯為曲線形式， 故每故每 一點的滑移矢量與位一點的滑移矢量與位 錯線的交角不同。錯線的交角不同。 位錯線不能終止于晶體內(nèi)位錯線不能終止

10、于晶體內(nèi) 部，只能露頭于晶體表面部，只能露頭于晶體表面 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克14 1。首先選定位錯的正向 ； (出紙面的方向) 2。然后繞位錯線周圍作右旋閉合回路-柏氏回路；在 不含有位錯的完整晶體中作同樣步數(shù)和方向同樣步數(shù)和方向的路徑， 3。由終點向始點引一矢量， 即為此位錯線的柏氏矢量， 記為 3.2.2 柏氏矢量（Burgers Vector ） b 1、柏氏矢量的確定 刃型位錯 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克15 各種位錯的柏氏矢量 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克16 1、反映位錯周圍點陣畸變的總積累（包括強度和方向） 2、該矢

11、量的方向表示位錯運動導致晶體滑移的方向， 而該矢量的模表示畸變的程度稱為位錯的強度。 （strength of dislocation） 2、柏氏矢量的物理意義 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克17 1 1、柏氏矢量的守恒性：與柏氏回路起點的選擇無關(guān)，柏氏矢量的守恒性：與柏氏回路起點的選擇無關(guān)， 也與回路的具體途徑無關(guān)也與回路的具體途徑無關(guān) 2 2、柏氏矢量的唯一性：柏氏矢量的唯一性：一根位錯線具有唯一的柏氏一根位錯線具有唯一的柏氏 矢量，其各處的柏氏矢量都相同，且當位錯運動時，矢量，其各處的柏氏矢量都相同，且當位錯運動時， 其柏氏矢量也不變。其柏氏矢量也不變。 3 3、位錯的連

12、續(xù)性：位錯線只能、位錯的連續(xù)性：位錯線只能終止終止在晶體表面或界在晶體表面或界 面上，面上， 而不能中止于晶體內(nèi)部（單晶和多晶）；而不能中止于晶體內(nèi)部（單晶和多晶）； 在晶體內(nèi)部它只能形成封閉的環(huán)線或與其他位錯相在晶體內(nèi)部它只能形成封閉的環(huán)線或與其他位錯相 交于結(jié)點上。交于結(jié)點上。 3、柏氏矢量的特性 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克18 柏氏矢量的大小和方向可用它在晶軸上的分量-點陣 矢量 來表示 在立方晶體中， 可用于相同的晶向指數(shù)來表示： 4、柏氏矢量的表示法 222 wvu n a b 位錯強度 位錯合并 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克19 3.2.3 位

13、錯的運動 人們?yōu)槭裁磳ξ诲e感興趣？人們?yōu)槭裁磳ξ诲e感興趣？ 大量位錯在晶體中的運動大量位錯在晶體中的運動 =晶體宏觀塑性變形晶體宏觀塑性變形 力學性能如強度、塑性、斷裂都與位錯運動有關(guān)力學性能如強度、塑性、斷裂都與位錯運動有關(guān) 位錯運動的兩種基本形式：滑移和攀移位錯運動的兩種基本形式：滑移和攀移 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克20 滑移面：滑移面：位錯線與柏氏矢量所在平面位錯線與柏氏矢量所在平面 刃位錯的滑移面：位錯線與滑移矢量構(gòu)成的面是滑移面，刃位錯的滑移面：位錯線與滑移矢量構(gòu)成的面是滑移面， 刃位錯的滑移面是唯一的刃位錯的滑移面是唯一的 螺位錯的滑移面：凡是以螺型位錯線為晶

14、帶軸的晶帶面螺位錯的滑移面：凡是以螺型位錯線為晶帶軸的晶帶面 都可以為滑移面都可以為滑移面 1、位錯的滑移、位錯的滑移 滑移：在外加切應力的作用下，通過位錯中心附近的原子 沿柏氏矢量方向在滑移面上，不斷地作少量的位移（小于 一個原子間距） 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克21 滑移時，刃型位錯的運動方向始終垂直于位錯線，滑移時，刃型位錯的運動方向始終垂直于位錯線， 而平行于柏氏矢量而平行于柏氏矢量 刃型位錯的滑移僅限于單一的滑移面上刃型位錯的滑移僅限于單一的滑移面上 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克22 螺型位錯的滑移 螺型位錯的滑移螺型位錯的滑移不僅限于不僅限于單

15、一的滑移面上單一的滑移面上 滑移時，螺型位錯的運動方向，垂直于位錯線和滑移時，螺型位錯的運動方向，垂直于位錯線和 柏氏矢量柏氏矢量 板書：板書：P94 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克23 螺型位錯的交滑移：螺型位錯的交滑移：當某一螺型位錯在原滑移面上運動 受阻時，從原滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面上去 繼續(xù)滑移的過程。是滑移的一種特殊方式。 滑移受阻后，滑移面的滑移受阻后，滑移面的 轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移。 涉及多個滑移面的滑移涉及多個滑移面的滑移 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克24 2、刃型位錯的攀、刃型位錯的攀 移移 攀移：刃型位錯滑移面 多余半原子面的擴大或 縮小

16、原子或空位的擴散 特點： (1)擴散需要熱激活，比滑移需要更大的能量 (2) 純剪應力不能引起體積變化，對攀移不起作用 (3) 高溫淬火等產(chǎn)生過飽和空位，有利于攀移進行過飽和空位，有利于攀移進行。 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克25 3、運動位錯的相互作用、運動位錯的相互作用-交割（略）交割（略） 交割：位錯與穿過其滑移面的位錯彼此切割 意義：有利于晶體強化及空位和間隙原子的產(chǎn)生。 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克26 割階與扭折 Jog and Kink 所有的割階都是刃位錯；所有的割階都是刃位錯；扭折可以是刃位錯也可以是扭折可以是刃位錯也可以是 螺位錯螺位錯

17、攀移會形成割階：已攀移段與未攀移段之間的臺階攀移會形成割階：已攀移段與未攀移段之間的臺階 割階與扭折的定義：割階與扭折的定義： 板書板書 圖圖3.17 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克27 3.2.4 位錯的彈性性質(zhì)（略） 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克28 3.2.5 位錯的生成和增殖 位錯密度：單位體積中的位錯線的總長度。 r = L/V （1/cm2）（1） r= nl/lA = n/A （2） （實際計算：面積A中所見的位錯線數(shù)目） （2）（1） 金屬晶體中的位錯密度： 超純金屬單晶體：成分不同=晶 塊點陣常數(shù)不同=位錯過渡 2、溫度濃度梯度、振動=生長晶

18、體偏轉(zhuǎn)、彎曲= 位相差=位錯過渡 3、相鄰晶粒碰撞、體積變化、熱應力=臺階或變 形=產(chǎn)生位錯 快速凝固快速凝固=過飽和空位過飽和空位=聚集聚集=位錯位錯 熱應力和組織應力熱應力和組織應力=界面和微裂紋處應力集界面和微裂紋處應力集 中中=局部滑移局部滑移=位錯位錯 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克30 3、位錯的增殖 事實上：密度增加，可達4-5 個數(shù)量級-位錯 因此，必有增殖！ 位錯滑移到表面=宏觀變形 （減少？） 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克31 F-R源動作過程源動作過程 刃位錯刃位錯AB的兩端的兩端A和和B被位錯用結(jié)點釘扎住被位錯用結(jié)點釘扎住 m,n兩處同

19、屬純螺型位錯，但位錯性質(zhì)恰好相兩處同屬純螺型位錯，但位錯性質(zhì)恰好相 反，兩者相遇時，彼此便會抵消，這使原來反，兩者相遇時，彼此便會抵消，這使原來 整根位錯線斷開成兩部分，外面為封閉的位整根位錯線斷開成兩部分，外面為封閉的位 錯環(huán)，里面為一段連接錯環(huán)，里面為一段連接A和和B的位錯線，在線的位錯線，在線 張力作用下變直恢復到原始狀態(tài)。張力作用下變直恢復到原始狀態(tài)。 在外力的繼續(xù)作用下，它將重復上述過程，每在外力的繼續(xù)作用下，它將重復上述過程，每 重復一次就產(chǎn)生一個位錯環(huán)，從而造成位錯的重復一次就產(chǎn)生一個位錯環(huán)，從而造成位錯的 增殖，并使晶體產(chǎn)生可觀的滑移量。增殖，并使晶體產(chǎn)生可觀的滑移量。 FR位

20、錯增殖機制已為實驗所證實位錯增殖機制已為實驗所證實： Si，Al-Cu晶體中觀察到晶體中觀察到 主要增殖機制：主要增殖機制：Frank-Read Frank-Read 位錯源位錯源 其它增殖機制： 1、雙交滑移增殖；2、攀移增殖 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克32 3.2.6 實際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯（略） 簡單立方晶體：柏氏矢量 = 點陣矢量 實際晶體：柏氏矢量 = ，, 點陣矢量 全位錯（perfect dislocation：柏氏矢量 = n*點陣矢量 n=1時: 單位位錯 不全位錯（imperfect dislocation): 柏氏矢量 != n* 點陣矢量 n1時: 部

21、分位錯(partial dislocation) 1、實際晶體中位錯的柏氏矢量 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克33 3.3 表面及界面（面缺陷） 界面包括：外表面（自由表面）和內(nèi)界面界面包括：外表面（自由表面）和內(nèi)界面 表面：固體與氣體或液體的分界面。表面：固體與氣體或液體的分界面。對于低維材料很重要對于低維材料很重要 內(nèi)界面：晶粒邊界、晶粒內(nèi)的亞晶界、孿晶界、層錯、相內(nèi)界面：晶粒邊界、晶粒內(nèi)的亞晶界、孿晶界、層錯、相 界面（不同結(jié)構(gòu)，如固溶體與中間相的界面）界面（不同結(jié)構(gòu)，如固溶體與中間相的界面） 界面厚度為幾個原子層厚，原子排列于成分不同于內(nèi)部界面厚度為幾個原子層厚，原子排

22、列于成分不同于內(nèi)部 二維面缺陷二維面缺陷 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克34 3.3.1 外表面 表面特征：表面特征： * * *晶體中的表面張力是各向異性的晶體中的表面張力是各向異性的 * * *表面能與晶體表面原子排列致密度有關(guān)，一表面能與晶體表面原子排列致密度有關(guān)，一 般為原子密度最大的面般為原子密度最大的面 密排面密排面 * * *表面能還與曲率有關(guān)：曲率越大，表面能越表面能還與曲率有關(guān)：曲率越大，表面能越 大大（比如納米粉體）（比如納米粉體） 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克35 3.3.2 晶界和亞晶界 晶界定義：組成晶體的多晶界定義：組成晶體的多 個

23、晶粒中，屬于同一固相個晶粒中，屬于同一固相 （具有相同結(jié)構(gòu)）、但位（具有相同結(jié)構(gòu)）、但位 向不同的晶粒之間的界面。向不同的晶粒之間的界面。 大角度晶界和小角度晶界 的區(qū)別。10o為界 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克36 亞晶界定義：亞晶界定義：每個晶粒有時由位向稍有差異的亞每個晶粒有時由位向稍有差異的亞 晶粒組成，相鄰亞晶粒間的界面。晶粒組成，相鄰亞晶粒間的界面。 事實上，每個晶粒中還可分成若干個更為細小的事實上，每個晶粒中還可分成若干個更為細小的 亞晶粒亞晶粒（0.001mm0.001mm），亞晶粒之間存在著），亞晶粒之間存在著小的位小的位 相差相差，相鄰亞晶粒之間的界面成為

24、，相鄰亞晶粒之間的界面成為亞晶界亞晶界。亞晶。亞晶 粒粒更接近于理想更接近于理想的單晶體。的單晶體。 位相差一般小于位相差一般小于2 2o o，屬于小角度晶界，具有晶界，屬于小角度晶界，具有晶界 的一般特征。的一般特征。 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克37 1、小角度晶界的結(jié)構(gòu) 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克38 A、對稱傾斜晶界 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克39 B、不對稱傾斜晶界 兩 個 自 由 度 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克40 C、扭轉(zhuǎn)晶界 * * * * 一般小角度晶界都可看成兩部分晶體繞某一軸旋轉(zhuǎn)一角一般小角度晶

25、界都可看成兩部分晶體繞某一軸旋轉(zhuǎn)一角 度而形成，不過該轉(zhuǎn)軸即不平行也不垂直晶界，故可看成度而形成，不過該轉(zhuǎn)軸即不平行也不垂直晶界，故可看成 一系列刃位錯，螺位錯或混合位錯的網(wǎng)絡組成。一系列刃位錯，螺位錯或混合位錯的網(wǎng)絡組成。 b D 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克41 2、大角度晶界的結(jié)構(gòu) 臺階模型（左圖） *相鄰晶粒在交界處的形狀不是光滑的曲 面，而是由不規(guī)則臺階組成的，A,B,C,D 特征區(qū)域 重合位置點陣模型（右圖） *晶界能較低 *特殊位向 *晶界可看成是好 區(qū)與壞區(qū)交替相間 組合而成的。 *一般大角度晶界 的寬度一般不超過 三個原子間距。 2021-7-18材料科學基

26、礎(chǔ)CAI課件-李克42 3、晶界能 晶界能：晶界能：等于接口區(qū)單位面積的能量減去無界面等于接口區(qū)單位面積的能量減去無界面 時該區(qū)單位面積的能量。也可看成由于晶界上點時該區(qū)單位面積的能量。也可看成由于晶界上點 陣畸變增加的那部分額外自由能。陣畸變增加的那部分額外自由能。 dAdFr i i i dA dn udAdFr 在純金屬中 在合金中 晶介面積A改變而 引起的晶粒內(nèi)i組元 原子數(shù)的改變 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克43 小角度晶界的界面能：小角度晶界的界面能：P127 單位長度刃型位錯的能量：單位長度刃型位錯的能量： c E r R v Gb E 0 ln )1 (4 刃

27、 b D D E 1D 1E 而 c 0 E b ln )1 (4 r R v Gb br0DR )(lnA 0 令 則 ， 2 c Gb v-14E A ）（ 刃 2 Gb v-14）（ 0 故小角度晶界能故小角度晶界能 是相鄰兩晶粒之間位相差是相鄰兩晶粒之間位相差 的函數(shù)，的函數(shù)， 隨位向差增加而增大。隨位向差增加而增大。 （3.42） 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克44 大角度晶界的界面能大角度晶界的界面能 31 31 23 23 12 12 sinsinsin 大角度晶界能與晶粒間的位向差無關(guān)，以界面張力形式 表現(xiàn)。可通過測定界面交角求出其相對值： 如圖3.69，三個晶

28、粒相遇，在達到平衡時，在o點處接口 張力必須達到力學平衡 故測得 在平衡狀態(tài)下，三叉晶界的各面在平衡狀態(tài)下，三叉晶界的各面 角均趨于最穩(wěn)定的角均趨于最穩(wěn)定的120120。 圖3.69 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克45 4、晶界的特性（Important） 1 1）晶界處點陣畸變變大，存在晶界能，故晶粒長）晶界處點陣畸變變大，存在晶界能，故晶粒長 大和晶界平直化是一個大和晶界平直化是一個自發(fā)自發(fā)過程過程 2 2）晶界處原子排列不規(guī)則）晶界處原子排列不規(guī)則阻礙塑性變形阻礙塑性變形HHb b， s sb b（細晶（細晶強化強化） 3 3）晶界處存在較多缺陷（位錯、空位等）晶界處存在

29、較多缺陷（位錯、空位等）有利有利 原子原子擴散擴散 4 4）晶界能量高）晶界能量高固態(tài)固態(tài)相變相變先發(fā)生，先發(fā)生，dd形核率形核率 5 5）成分偏析和內(nèi)吸附，又富集雜質(zhì)原子）成分偏析和內(nèi)吸附，又富集雜質(zhì)原子晶界熔晶界熔 點低點低“過燒過燒”現(xiàn)象現(xiàn)象 6 6）晶界能高）晶界能高晶界晶界腐蝕腐蝕速度速度 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克46 3.3.3 孿晶界 Twin boundary 孿晶孿晶指兩個晶體（或一個晶體的兩部分）沿一個公指兩個晶體（或一個晶體的兩部分）沿一個公 共晶面構(gòu)成對稱的位相關(guān)系，這兩個晶體就稱為孿晶，這共晶面構(gòu)成對稱的位相關(guān)系，這兩個晶體就稱為孿晶，這 個公共

30、的晶面即成為孿晶面?zhèn)€公共的晶面即成為孿晶面 共格孿晶界：共格孿晶界：即孿晶面，其上的原子即孿晶面，其上的原子同時位于同時位于兩側(cè)晶兩側(cè)晶 體點陣的節(jié)點上，體點陣的節(jié)點上，為兩者共有為兩者共有。無畸變的完全共格界。無畸變的完全共格界 面，面，界面能界面能（約為普通晶界能（約為普通晶界能1/101/10）很低很穩(wěn)定很低很穩(wěn)定 非共格孿晶界：非共格孿晶界：孿晶界相對于孿晶面旋轉(zhuǎn)一角度，孿晶界相對于孿晶面旋轉(zhuǎn)一角度， 其上的原子只有部分為兩者共有，其上的原子只有部分為兩者共有，原子錯排較嚴原子錯排較嚴 重重，孿晶能量相對較高孿晶能量相對較高，約為普通晶界的，約為普通晶界的1/21/2 孿孿 晶晶 界界 圖見講義圖見講義 2021-7-18材料科學基礎(chǔ)CAI課件-李克47 孿晶的形成 孿晶的形成與堆垛層錯堆垛層錯密度相關(guān)，如fcc的111面發(fā)生堆 垛層錯時為ABCACBACBA CAC處為堆垛層錯 孿晶與層錯密切相關(guān)孿晶與層錯密切相關(guān)一般層錯能高的晶體不易產(chǎn)生孿晶 生長孿晶生長孿晶 退火孿晶退火孿晶 孿孿 晶晶 的的 形形 成成