青島科技大學(xué)金屬學(xué)與熱處理課件1—3 實際金屬的晶體

1、13 實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)實際金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、多晶體和亞組織一、多晶體和亞組織上一級 1、單晶體、單晶體晶體內(nèi)晶體內(nèi)部的晶格位向是完全部的晶格位向是完全一致的晶體，這樣的一致的晶體，這樣的晶體稱為單晶體。晶體稱為單晶體。實用材料中如半導(dǎo)體集成電實用材料中如半導(dǎo)體集成電路用的路用的單晶硅單晶硅、專門制造的、專門制造的金須金須和其他一些供研究用的和其他一些供研究用的材料。材料。 2、多晶體、多晶體實際上金屬是實際上金屬是由許多小晶粒由許多小晶粒組成，組成，每個小每個小晶體的內(nèi)部，晶體的內(nèi)部，晶格位向是均晶格位向是均勻一致的勻一致的，而，而各個小晶體之各個小晶體之間，彼此的間，彼此的位位向卻不相同向

2、卻不相同。稱這種稱這種由多個由多個小晶體組成的小晶體組成的晶體結(jié)構(gòu)稱之晶體結(jié)構(gòu)稱之為為“多晶體多晶體”。3、晶粒、晶粒外外形不規(guī)則的小形不規(guī)則的小晶體。晶體。4、晶界、晶界晶晶粒與晶粒之間粒與晶粒之間的界面的界面。5、顯微組織或、顯微組織或金相組織金相組織在金在金相顯微鏡下觀察相顯微鏡下觀察到金屬組織。到金屬組織。因為晶粒尺寸很小，因為晶粒尺寸很小，如：鋼鐵材料的晶粒如：鋼鐵材料的晶粒一般在一般在10-110-3mm左右，故只有在金相左右，故只有在金相顯微鏡下觀察到。顯微鏡下觀察到。上一級亞組織亞組織一個晶粒內(nèi)部，其一個晶粒內(nèi)部，其晶格也存在著許多尺寸晶格也存在著許多尺寸更小，位向差很小的小晶

3、塊更小，位向差很小的小晶塊，它們相互鑲嵌成一顆晶粒，它們相互鑲嵌成一顆晶粒，這些小晶塊稱亞組織。因尺寸更小，需要在電子顯微鏡這些小晶塊稱亞組織。因尺寸更小，需要在電子顯微鏡下才能看到。下才能看到。亞晶界亞晶界兩相鄰亞組織間的邊界。兩相鄰亞組織間的邊界。上一級實際晶體中，實際晶體中，原子排列不完整，偏離理想分布的結(jié)構(gòu)區(qū)域稱為晶原子排列不完整，偏離理想分布的結(jié)構(gòu)區(qū)域稱為晶體的缺陷體的缺陷。這種局部存在的晶體缺陷，對金屬的性能影響很大。這種局部存在的晶體缺陷，對金屬的性能影響很大。上一級二、晶體的缺陷二、晶體的缺陷晶體缺陷按范圍分類：晶體缺陷按范圍分類：1. 點缺陷點缺陷 在三維空間各方向上尺寸都很

4、小（原子尺寸在三維空間各方向上尺寸都很?。ㄔ映叽绱笮。┑木w缺陷。大?。┑木w缺陷。 2. 線缺陷線缺陷 一個方向上一個方向上的尺寸的尺寸很大很大( (晶粒數(shù)量級晶粒數(shù)量級) )，另外，另外兩個方向上兩個方向上的尺寸的尺寸很小很小( (原子尺寸大小原子尺寸大小) )的晶體缺陷。的晶體缺陷。位錯（位錯（Dislocation）。 3. 面缺陷面缺陷 兩個方向上兩個方向上的尺寸的尺寸很大很大( (晶粒數(shù)量級晶粒數(shù)量級) )，另外，另外一個方向上一個方向上的尺寸的尺寸很小很小( (原子尺寸大小原子尺寸大小) )的晶體缺陷。的晶體缺陷。1、點缺陷、點缺陷（圖）（圖） 空位：空位：當(dāng)當(dāng)原子具有的能量原

5、子具有的能量足足以克服周圍原子對它以克服周圍原子對它的約束遷移到別處，即在的約束遷移到別處，即在原位置上出現(xiàn)了空結(jié)點原位置上出現(xiàn)了空結(jié)點，這就是空位這就是空位( (vacancy)vacancy)。 脫位原子的去處大致有三：脫位原子的去處大致有三： 一是跑到晶體表面一是跑到晶體表面去，這樣所產(chǎn)生的空位稱去，這樣所產(chǎn)生的空位稱肖肖脫基脫基( (SchottkySchottky) )空位；空位； 二是跑到點陣間隙中二是跑到點陣間隙中，所產(chǎn)生的空位，所產(chǎn)生的空位稱弗蘭克稱弗蘭克空位空位； 三是跑到其他空位中三是跑到其他空位中，這當(dāng)然不會增加新空位，這當(dāng)然不會增加新空位，但可使但可使空位變換位置空位變

6、換位置。上一級 間隙原子：間隙原子： 在晶格的間隙處，出現(xiàn)了多余的原子。在晶格的間隙處，出現(xiàn)了多余的原子。種類種類: :同類原子（形成同類原子（形成弗蘭克空位弗蘭克空位時產(chǎn)生的時產(chǎn)生的）；）； 異類原子（原子半徑小的氫、氮、碳、硼等）。異類原子（原子半徑小的氫、氮、碳、硼等）。* 無論那類間隙原子，其半徑均大于間隙半徑，因此會造成嚴(yán)重的晶格畸變，間隙原子引起的晶格畸變遠(yuǎn)大于空位造成畸變。間隙原子引起的晶格畸變遠(yuǎn)大于空位造成畸變。置換原子：置換原子： 占據(jù)原來基體原子平衡位置上的異類原子。占據(jù)原來基體原子平衡位置上的異類原子。種類：異類原子半徑大于基體原子半徑；種類：異類原子半徑大于基體原子半徑

7、；異類原子半徑小于異類原子半徑小于基體原子半徑；基體原子半徑；點缺陷小結(jié)點缺陷小結(jié)無論那一種點缺陷均會產(chǎn)生無論那一種點缺陷均會產(chǎn)生晶格畸變晶格畸變，晶格畸變，晶格畸變將晶體性能發(fā)生改變，如強(qiáng)度，硬度和電阻增加將晶體性能發(fā)生改變，如強(qiáng)度，硬度和電阻增加等。等。各類點缺陷均為各類點缺陷均為熱力學(xué)不穩(wěn)定缺陷熱力學(xué)不穩(wěn)定缺陷，即：缺陷濃，即：缺陷濃度與溫度有關(guān)。因此可以計算出某一溫度下的平度與溫度有關(guān)。因此可以計算出某一溫度下的平衡濃度。衡濃度。上一級附：空位的平衡濃度附：空位的平衡濃度（平衡空位濃度（平衡空位濃度: 體系的自由能最低時，晶體處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，體系的自由能最低時，晶體處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)，

8、晶體中存在的空位濃度）晶體中存在的空位濃度）空位形成能空位形成能 空位的出現(xiàn)破壞了其周圍的結(jié)合狀態(tài)，空位的出現(xiàn)破壞了其周圍的結(jié)合狀態(tài)，因而造成局部能量的升高，由空位的出現(xiàn)而高于沒有因而造成局部能量的升高，由空位的出現(xiàn)而高于沒有空位時的那一部分能量稱為空位時的那一部分能量稱為“空位形成能空位形成能”。 空位的出現(xiàn)提高了體系的熵值空位的出現(xiàn)提高了體系的熵值 在一摩爾的晶體中如存在在一摩爾的晶體中如存在n n個空位，晶體中有個空位，晶體中有N=6.023X10N=6.023X102323個晶格位置，這個晶格位置，這時時空位的濃度為空位的濃度為x=n/Nx=n/N，系統(tǒng)熵值為：系統(tǒng)熵值為： 推倒過程如

9、下：過飽和空位過飽和空位 晶體中含點缺陷的數(shù)目晶體中含點缺陷的數(shù)目明顯超過平衡明顯超過平衡值值。如高溫下停留平衡時晶體中存在一平衡空位，。如高溫下停留平衡時晶體中存在一平衡空位，快速冷卻到一快速冷卻到一較低的溫度，晶體中的空位來不及移較低的溫度，晶體中的空位來不及移出晶體，就會造成晶體中的空位濃度超過這時的平出晶體，就會造成晶體中的空位濃度超過這時的平衡值。過飽和空位的存在是一非平衡狀態(tài)，有恢復(fù)衡值。過飽和空位的存在是一非平衡狀態(tài)，有恢復(fù)到平衡態(tài)的熱力學(xué)趨勢，在動力學(xué)上要到達(dá)平衡態(tài)到平衡態(tài)的熱力學(xué)趨勢，在動力學(xué)上要到達(dá)平衡態(tài)還要一時間過程。還要一時間過程。如：時效處理如：時效處理2、線缺陷、線

10、缺陷-位錯位錯(圖）圖）位錯定義：位錯定義： 晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。的錯排現(xiàn)象。位錯概念的提出位錯概念的提出 用于解釋晶體的塑性變形用于解釋晶體的塑性變形晶體的理論切變強(qiáng)度：2Gm一般金屬理論值： m=104105MPa實際金屬單晶： 110MPaGeoffrey TaylorGeoffrey Taylor爵士爵士19341934年提出位錯的概念，二十世年提出位錯的概念，二十世紀(jì)五十年代，用投射電子顯微鏡觀察到位錯的存在。紀(jì)五十年代，用投射電子顯微鏡觀察到位錯的存在。透射電子顯微鏡下觀察到不銹鋼透射電子顯微鏡下觀察到不銹

11、鋼316316L (00Cr17Ni14Mo2)L (00Cr17Ni14Mo2)的的位錯線與位錯纏結(jié)（照片由西南交通大學(xué)何國求教授提供）位錯線與位錯纏結(jié)（照片由西南交通大學(xué)何國求教授提供）位錯的基本類型：位錯的基本類型： 1.1.刃型位錯（刃型位錯（edge dislocationedge dislocation） 2.2.螺型位錯（螺型位錯（screw dislocationscrew dislocation）3.3.混合位錯（混合位錯（mixed dislocationmixed dislocation）1) 1) 刃型位錯刃型位錯 在晶體的某一水平面上，多出一個垂直原子面，這個多余原子

12、面像刀刃一樣切入晶體，使晶體上、下兩部分的原子發(fā)生了錯排現(xiàn)象。這就是刃型位錯。 l 通常稱晶體上半部多出原子面的位錯為正刃型位錯，用符號“”表示，反之為負(fù)刃型位錯，用“”表示。l但兩者沒有本質(zhì)上的區(qū)別。返回位錯線返回返回l刃型位錯的受力狀態(tài)：壓應(yīng)力壓應(yīng)力張應(yīng)力張應(yīng)力間隙原子總是受到壓應(yīng)力，所以其與刃型位錯相遇時，總是偏聚在位錯線附件，以減少晶格畸變。刃型位錯小結(jié)：刃型位錯小結(jié)：（1）有一個多余的半原子面；）有一個多余的半原子面；（2）位錯線是一個具有一定寬度的細(xì)長晶格畸變管）位錯線是一個具有一定寬度的細(xì)長晶格畸變管道，既有正應(yīng)變又有切應(yīng)變；道，既有正應(yīng)變又有切應(yīng)變；（3）正刃型位錯，滑移面上部

13、受壓應(yīng)力，下部受張）正刃型位錯，滑移面上部受壓應(yīng)力，下部受張應(yīng)力；負(fù)刃型位錯反之。應(yīng)力；負(fù)刃型位錯反之。（4）位錯線與晶體的滑移方向垂直，位錯線運動方）位錯線與晶體的滑移方向垂直，位錯線運動方向垂直于位錯線。向垂直于位錯線。2) 螺型位錯螺型位錯 (見圖）見圖）定義：晶體的一部分在一定的晶面上，沿一定晶向相對另一定義：晶體的一部分在一定的晶面上，沿一定晶向相對另一部分發(fā)生撕裂位移，在已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，有一個部分發(fā)生撕裂位移，在已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界處，有一個原子發(fā)生了錯排的區(qū)域，原子發(fā)生了錯排的區(qū)域， 此種晶格缺陷被稱為此種晶格缺陷被稱為螺型位錯螺型位錯。螺旋位錯分為螺旋位錯分為左

14、旋左旋和和右旋右旋。 以大拇指代表螺旋面前進(jìn)方向，其他四指代表螺旋面的以大拇指代表螺旋面前進(jìn)方向，其他四指代表螺旋面的旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)方向， 符合右手法則的稱符合右手法則的稱右旋螺旋位錯右旋螺旋位錯，符合左手法則的稱，符合左手法則的稱左旋螺旋位錯左旋螺旋位錯。返回螺型位錯示意圖返回螺型位錯小結(jié)：螺型位錯小結(jié)：（1）沒有多余的半原子面；）沒有多余的半原子面；（2）位錯線是一個具有一定寬度的細(xì)長晶格畸變管）位錯線是一個具有一定寬度的細(xì)長晶格畸變管道，只有切應(yīng)變而無正應(yīng)變；道，只有切應(yīng)變而無正應(yīng)變；（3）位錯線與晶體的滑移方向平行，位錯線運動方）位錯線與晶體的滑移方向平行，位錯線運動方向垂直于位錯線。

15、向垂直于位錯線。3)3)柏氏矢量柏氏矢量 19391939年柏格斯提出了用柏氏矢量來定義位錯。年柏格斯提出了用柏氏矢量來定義位錯。確定方法：確定方法： 首先在原子排列基本正常區(qū)域，首先在原子排列基本正常區(qū)域，按逆時針方向按逆時針方向作作一個包含位錯的回路，也稱為柏氏回路，這個回路包含了一個包含位錯的回路，也稱為柏氏回路，這個回路包含了位錯發(fā)生的畸變。然后將同樣大小的回路置于理想晶體中，位錯發(fā)生的畸變。然后將同樣大小的回路置于理想晶體中，回路當(dāng)然不可能封閉，需要一個額外的矢量將回路當(dāng)然不可能封閉，需要一個額外的矢量將終點連接到終點連接到起點起點才能封閉，這個矢量就稱為該位錯的柏氏才能封閉，這個矢

16、量就稱為該位錯的柏氏(Burgers)(Burgers)矢矢量。量。 刃型位錯的柏氏矢柏氏矢量與其位量與其位錯線相垂錯線相垂直直，這是刃型位錯的一個重要特征。 有了位錯線和柏氏矢量，就可以確定位錯線的正負(fù)。通常先人為人為地規(guī)定位錯線的方向地規(guī)定位錯線的方向，然后用右手食指表示位錯線的方向，中指表示柏氏矢量的方向，當(dāng)拇指向上（外）時為正刃型位錯，向下（里）時為負(fù)刃型位錯。如圖1-21所示。 螺型位錯的螺型位錯的柏氏矢量與其位錯線相平行柏氏矢量與其位錯線相平行，這是，這是螺型位錯的重要特征。螺型位錯的重要特征。 柏氏矢量與位錯線方向相同的為右螺型位錯，相反柏氏矢量與位錯線方向相同的為右螺型位錯，相

17、反則為左螺型位錯。則為左螺型位錯。(也可按左右手法則：四指指向螺也可按左右手法則：四指指向螺旋方向，拇指指向螺旋線前進(jìn)方向，符合那只手就是旋方向，拇指指向螺旋線前進(jìn)方向，符合那只手就是那種螺旋位錯那種螺旋位錯) 柏氏矢量是描述位錯實質(zhì)的一個重要的標(biāo)志，它集中地反映了位錯區(qū)域內(nèi)畸變總量的大小和方向，現(xiàn)將它的一些重要特性歸納如下：用柏氏矢量可以判斷位錯的類型用柏氏矢量可以判斷位錯的類型，位錯線與柏氏矢量垂直就是刃型位錯，位錯線與柏氏矢量平行，就是螺型位錯。用柏氏矢量可以表示位錯區(qū)域晶格畸變總量的大小用柏氏矢量可以表示位錯區(qū)域晶格畸變總量的大小。顯然，柏氏矢量越大，位錯周圍的晶格畸變越嚴(yán)重。因此，柏

18、氏矢量是一個反映位錯引起的晶格畸變大小的物理量。用柏氏矢量可以表示晶體滑移的方向和大小用柏氏矢量可以表示晶體滑移的方向和大小。其滑移量的大小即柏氏矢量b，滑移的方向即柏氏矢量的方向。一條位錯線的柏氏矢量是恒定不變的，它與柏氏回路的大小和回一條位錯線的柏氏矢量是恒定不變的，它與柏氏回路的大小和回路在位錯線的位置無關(guān)路在位錯線的位置無關(guān)，回路沿位錯線任意移動或任意擴(kuò)大，都不會影響柏氏矢量。位錯線和柏氏矢量所構(gòu)成的平面就是滑移面，刃型位錯的滑移位錯線和柏氏矢量所構(gòu)成的平面就是滑移面，刃型位錯的滑移面只有一個。但螺型位錯滑移面有無數(shù)個。面只有一個。但螺型位錯滑移面有無數(shù)個。附：附：位錯的運動位錯的運動

19、 滑移面滑移面：過位錯線并和柏氏矢量平行的平面：過位錯線并和柏氏矢量平行的平面(晶面晶面)是該位錯的滑移面。是該位錯的滑移面。位錯的滑移運動位錯的滑移運動：位錯在滑移面上的運動。：位錯在滑移面上的運動。 刃型位錯的滑移運動刃型位錯的滑移運動：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大時，有使晶體上部有向右發(fā)生移動的趨勢。顯然位錯在夠大時，有使晶體上部有向右發(fā)生移動的趨勢。顯然位錯在晶體中發(fā)生移動比整個晶體移動要容易。晶體中發(fā)生移動比整個晶體移動要容易。位錯移動的特點：位錯移動的特點：位錯的運動在外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生；位錯移動的方向和位錯的運動在外加切應(yīng)力的

20、作用下發(fā)生；位錯移動的方向和位錯線垂直；位錯運動掃過的區(qū)域使晶體的兩部分發(fā)生了柏氏位錯線垂直；位錯運動掃過的區(qū)域使晶體的兩部分發(fā)生了柏氏矢量大小的相對運動矢量大小的相對運動( (滑移滑移) )；位錯移出晶體表面將在晶體的表；位錯移出晶體表面將在晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的臺階。面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的臺階。 螺型位錯的滑移螺型位錯的滑移：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大：在圖示的晶體上施加一切應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大時，有使晶體的左右部分發(fā)生上下移動的趨勢。假如晶體中有一時，有使晶體的左右部分發(fā)生上下移動的趨勢。假如晶體中有一螺型位錯，顯然位錯在晶體中由前向后發(fā)生移動，最后使右邊晶螺型位錯，

21、顯然位錯在晶體中由前向后發(fā)生移動，最后使右邊晶體向下移動一柏氏矢量。體向下移動一柏氏矢量。運動特點：運動特點：螺位錯也是在螺位錯也是在外加切應(yīng)力外加切應(yīng)力的作用下發(fā)生運動；位錯移動的方的作用下發(fā)生運動；位錯移動的方向向總是和位錯線垂直總是和位錯線垂直；位錯運動掃過的晶體，兩部分發(fā)生了；位錯運動掃過的晶體，兩部分發(fā)生了柏柏氏矢量大小的相對運動氏矢量大小的相對運動( (滑移滑移) )；位錯移過部分在表面留下部分；位錯移過部分在表面留下部分臺階，全部移出晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的完整臺階。這臺階，全部移出晶體的表面上產(chǎn)生柏氏矢量大小的完整臺階。這四點同刃型位錯。四點同刃型位錯。刃位錯的特點：刃位

22、錯的特點：位錯線位錯線 柏氏矢量柏氏矢量 滑移方向滑移方向 受力方向受力方向位錯線運動方向，位錯線運動方向，正正刃型位錯運動方向與受力方向相同，負(fù)刃型位錯刃型位錯運動方向與受力方向相同，負(fù)刃型位錯運動方向運動方向與受力與受力方向相反。方向相反。螺型位錯的特點螺型位錯的特點位錯線位錯線柏氏矢量柏氏矢量滑移方向滑移方向 受力方向受力方向 位錯線運動方向，位錯線運動方向，位錯線與柏氏矢量相同為右螺型位錯，相反為左螺型位錯。右螺位錯線與柏氏矢量相同為右螺型位錯，相反為左螺型位錯。右螺型位錯向左移動，左螺型位錯向右移動。型位錯向左移動，左螺型位錯向右移動。刃位錯的攀移運動：刃位錯的攀移運動：刃型位錯在垂

23、直于滑移面方向上的運動。刃型位錯在垂直于滑移面方向上的運動。刃位錯發(fā)生攀移運動時相當(dāng)于半原子面的伸長或縮短，通常把刃位錯發(fā)生攀移運動時相當(dāng)于半原子面的伸長或縮短，通常把半原子面縮短稱為正攀移，反之為負(fù)攀移。半原子面縮短稱為正攀移，反之為負(fù)攀移。 4. 混合型位錯混合型位錯v定義：如果柏氏矢量定義：如果柏氏矢量b和位錯線既不垂直又不平行而是交成任和位錯線既不垂直又不平行而是交成任意角度，則位錯是刃型和螺型的混合類型，稱為混合型位錯。意角度，則位錯是刃型和螺型的混合類型，稱為混合型位錯。4 4）位錯密度）位錯密度定義：單位體積中所包含的位錯線的總長度稱為位錯密度，即：式中，V是晶體體積，s為該晶體

24、中位錯線的總長度，單位為2m另一個定義是：穿過單位截面積的位錯線數(shù)目，單位也是 。 2mVs理論值退火101012加工硬化101516位錯密度強(qiáng)度晶須晶須v面缺陷面缺陷：晶體的晶體的外表面外表面（表面或自由界面）和（表面或自由界面）和內(nèi)界面內(nèi)界面。v內(nèi)界面內(nèi)界面：晶界晶界、亞晶界亞晶界、孿晶界孿晶界、堆垛層錯堆垛層錯和和相界相界。1. 晶體表面：晶體表面：v定義定義：晶體表面是指金屬與真空或氣體、液體等外部介：晶體表面是指金屬與真空或氣體、液體等外部介質(zhì)相接觸的界面。質(zhì)相接觸的界面。v比表面能比表面能：由于在表面層產(chǎn)生了晶格畸變，所以其能量：由于在表面層產(chǎn)生了晶格畸變，所以其能量就要升高，將這

25、種就要升高，將這種單位面積上升高的能量單位面積上升高的能量稱為比表面能，稱為比表面能，簡稱表面能，單位簡稱表面能，單位J/m2。v影響表面能的因素影響表面能的因素：外部介質(zhì)的性質(zhì)外部介質(zhì)的性質(zhì)、裸露晶面的原子裸露晶面的原子密度密度、晶體表面的曲率（表面曲率越大，界面能越大）晶體表面的曲率（表面曲率越大，界面能越大）。2. 晶界：晶界：v 定義定義：晶體：晶體結(jié)構(gòu)相同但位向不同結(jié)構(gòu)相同但位向不同的晶粒之間的界面稱為晶的晶粒之間的界面稱為晶粒間界，簡稱粒間界，簡稱晶界晶界。多晶體中兩個相鄰晶粒間的位向差大。多晶體中兩個相鄰晶粒間的位向差大多在多在3040，原子排列成無規(guī)則的過渡層。，原子排列成無規(guī)

26、則的過渡層。v 類型類型：小角度晶界小角度晶界、大角度晶界大角度晶界(1) 小角度晶界：小角度晶界：v 定義定義：相鄰晶粒的：相鄰晶粒的位相差小于位相差小于10，基本上由位錯構(gòu)成。，基本上由位錯構(gòu)成。v 類型類型：對稱傾側(cè)晶界對稱傾側(cè)晶界、扭轉(zhuǎn)晶界扭轉(zhuǎn)晶界u對稱傾側(cè)晶界對稱傾側(cè)晶界：l 兩個晶粒相互傾斜兩個晶粒相互傾斜/2l 由一系列相隔由一系列相隔等距離等距離的的同號同號刃型位錯所組成刃型位錯所組成位錯墻位錯墻u扭轉(zhuǎn)晶界：扭轉(zhuǎn)晶界：由互相交叉的螺型位錯所組成由互相交叉的螺型位錯所組成(2) 大角度晶界：大角度晶界：v 定義定義：相鄰晶粒的：相鄰晶粒的位相差大于位相差大于10v 相鄰晶粒相鄰晶

27、粒在鄰接處的形狀是在鄰接處的形狀是由不規(guī)則的臺階所組成由不規(guī)則的臺階所組成v 大角度晶界可以看作是原子排列紊亂的區(qū)域（大角度晶界可以看作是原子排列紊亂的區(qū)域（壞區(qū)壞區(qū)）與原子排）與原子排列較整齊的區(qū)域（列較整齊的區(qū)域（好區(qū)好區(qū)）交替相間而成。）交替相間而成。v 純金屬中大角度晶界的純金屬中大角度晶界的厚度不超過三個原子間距厚度不超過三個原子間距。v 晶界特性：晶界特性：l 晶界上原子或多或少偏離了其平衡位置，因而會或多或少地具晶界上原子或多或少偏離了其平衡位置，因而會或多或少地具有有晶界能晶界能；晶界能越高，晶界越不穩(wěn)定晶界能越高，晶界越不穩(wěn)定導(dǎo)致晶界的運動，導(dǎo)致晶界的運動，大角大角度晶界的遷

28、移速率大于小角度晶界。度晶界的遷移速率大于小角度晶界。l 內(nèi)吸附內(nèi)吸附：金屬中存在使晶界能降低的：金屬中存在使晶界能降低的異類異類原子時，這些原子就原子時，這些原子就向晶界偏聚向晶界偏聚。l 由于晶界上存在由于晶界上存在晶格畸變晶格畸變，因而在室溫下，因而在室溫下對金屬材料的塑對金屬材料的塑性變形起著阻礙作用性變形起著阻礙作用，在宏觀上表現(xiàn)為，在宏觀上表現(xiàn)為使金屬材料具有更使金屬材料具有更高的強(qiáng)度和硬度高的強(qiáng)度和硬度。l 由于由于晶界能晶界能的存在，使的存在，使晶界的熔點低于晶粒內(nèi)部晶界的熔點低于晶粒內(nèi)部，且，且易于易于腐蝕和氧化腐蝕和氧化。l 晶界上的空位、位錯等缺陷較多，因此原子的擴(kuò)散速度較晶界上的空位、位錯等缺陷較多，因此原子的擴(kuò)散速度較快，快，發(fā)生相變