《无机材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第四章 表面与界面

河北联合大学第四章表面与界面无机材料科学基础

河北联合大学 无机材料科学基础 第四章 表面与界面

概述无机材料科学基础 第四章 表面与界面在讨论晶体和玻璃体时，我们做了一个默认的假设认为所选取的晶体和玻璃体为无限大，物体中的任意质点，周围对它的作用状况是完全相同的。实际上，物体是有界面的位于物体表面的质点其境遇不同于内部，这使得物体表面出现一系列特殊的性质在多晶体中存在大量的晶界，即便是单晶体也存在表面，这些界面行为对固体材料的物化性质和工艺性能都有着重要意义河北联合大学

河北联合大学 无机材料科学基础 第四章 表面与界面 概 述 在讨论晶体和玻璃体时，我们做了一个默认的假设， 认为所选取的晶体和玻璃体为无限大，物体中的任 意质点，周围对它的作用状况是完全相同的。实际 上，物体是有界面的位于物体表面的质点其境遇不 同于内部，这使得物体表面出现一系列特殊的性质， 在多晶体中存在大量的晶界，即便是单晶体也存在 表面，这些界面行为对固体材料的物化性质和工艺 性能都有着重要意义

概述无机材料科学基础第四章 表面与界面列如，固体材料烧结的推动力是晶界能，纳米材料（尺度几~100nm）由于表面和界面的质点占有很大比例，界面能量很高系统处于介稳态，从而性能有很大变化。金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低27℃，2纳米尺寸时的熔点仅为327℃C左右。正因如此，固体表面问题日益受到重视已发展成为一门独立的学科

概 述 例如，固体材料烧结的推动力是晶界能，纳米材料 （尺度几～100nm）由于表面和界面的质点占有 很大比例，界面能量很高系统处于介稳态，从而性 能有很大变化。金的常规熔点为1064℃，当颗粒 尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低27℃，2纳米尺 寸时的熔点仅为327℃左右。 正因如此，固体表面 问题日益受到重视已发展成为一门独立的学科。 无机材料科学基础 第四章 表面与界面 无机材料科学基础 第四章 表面与界面

S1晶界无机材料科学基础第四章 表面与界面一.定义晶界：结构相同而取向不同的晶体相互接触的界面。相界：取向、组成与结构都不同相邻晶粒间的界面。晶界结构示意图（两晶面彼此相对转100）

§1 晶界 无机材料科学基础 第四章 表面与界面 一.定义 晶界：结构相同而取 向不同的晶体相互 接触的界面。 相界：取向、组成与 结构都不同相邻晶 粒间的界面。 晶界结构示意图（两晶面彼此相对转100）

S1晶界无机材料科学基础 第四章 表面与界面二.晶界类型（一）根据相邻晶粒的位向差分（晶粒夹角大小）位向差小一一小角度晶界位向差大一一大角度晶界河北联合大学

河北联合大学 §1 晶界 二. 晶界类型 （一）根据相邻晶粒的位向差分（晶粒夹角大小） 位向差小——小角度晶界 位向差大——大角度晶界 无机材料科学基础 第四章 表面与界面

S1晶界无机材料科学基础 第四章 表面与界面1.小角度晶界：亚晶界单晶体中“镶嵌结构”产生小角度晶界小角度晶界位向差小，即相邻两个晶粒的原子排列错合的角度很小，约20-30，两个晶粒间晶界由完全配合部分与失配部分组成，晶界处质点排列看一系列棱位错。晶界很薄。小角度晶界形成原因是单晶体在成长过程中受热或机械应力或表面张力作用产生的。河北联合大学

河北联合大学 §1 晶界 1.小角度晶界：亚晶界 单晶体中“镶嵌结构”产生小角度晶界。 小角度晶界位向差小，即相邻两个晶粒的原子排列 错合的角度很小，约20-30，两个晶粒间晶界由完 全配合部分与失配部分组成，晶界处质点排列着 一系列棱位错。晶界很薄。 小角度晶界形成原因是单晶体在成长过程中受热或 机械应力或表面张力作用产生的。 无机材料科学基础 第四章 表面与界面

S1晶界无机材料科学基础 第四章表面与界面位错运动同号位错在同一滑移面上相互排底。异号位错在同一滑移面上相互吸引。同号位错不在同一滑移面上相互吸引(>450)倾向于刃型位错自上而下排列，形成小角度晶界。河北联合大学

河北联合大学 §1 晶界 ❖位错运动 ❖同号位错在同一滑移面上相互排斥 。 ❖异号位错在同一滑移面上相互吸引。 ❖同号位错不在同一滑移面上相互吸引。 （ >450） ❖倾向于刃型位错自上而下排列，形成小角度 晶界。 无机材料科学基础 第四章 表面与界面 无机材料科学基础 第四章 表面与界面

S1晶界无机材料科学基础第四章 表面与界面2.大角度晶界多晶材料之间的晶界，其结构为无定型结构，厚度较大

§1 晶界 2.大角度晶界 多晶材料之间的晶界，其结构为无定型结构，厚度较大。 无机材料科学基础 第四章 表面与界面

S1晶界无机材料科学基础 第四章 表面与界面（二）根据晶面两侧晶格的吻合程度分（1）共格晶界界面两侧具有相近的原子排列和原子间距，越过晶面原子排列是连续的，即界面上的原子同时处于相的晶列的晶格结点上。共格晶界，其上结点属于界面两侧两个晶粒，但两则的晶粒晶格常数略有差别，通过弹性变形来协调李晶（双晶）间界面为共格晶界，可通过堆垛层错产生

§1 晶界 （二）根据晶面两侧晶格的吻合程度分 （1）共格晶界 界面两侧具有相近的原子排列和原子间距，越过晶 面原子排列是连续的，即界面上的原子同时处于相 邻的晶列的晶格结点上。 共格晶界，其上结点属于界面两侧两个晶粒，但两 侧的晶粒晶格常数略有差别，通过弹性变形来协调。 孪晶（双晶）间界面为共格晶界，可通过堆垛层错 产生。 无机材料科学基础 第四章 表面与界面

S1晶界无机材料科学基础第四章 表面与界面9365:[001]在Mg0中李生面形成的取向差为36.8°的共格晶界

§1 晶界 在MgO中孪生面形成的取向差为36.80的共格晶界 无机材料科学基础 第四章 表面与界面