固态相变第二章界面

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1、第三章晶体中的界面晶体中的三类界面：1)自由表面蒸发凝聚2)晶界单相固溶体3)相界a-b之间的界面§1界面的自由能系统的自由能G=G0+Ag其中G0为体积自由能；g为单位面积表面能。什么条件下g=F(表面张力）？对固体表面，什么条件下g和F两者相近？§2固气界面一、表面是低指数晶面表面能随指数升高而升高；表面的原子数随晶面指数的升高而减少。2）表面能g=E+PV－TS内能E的计算和断键有关3）考虑熵增后表面能的表达式二、任意表面的表面能1）小台阶界面2）表面能与q角的关系三、g极图1)作法2)作用§3单相固溶体中的晶界晶界的性质取决于：两相邻晶粒位向的差别界面相

2、对于相邻晶粒的取向晶界的含义过渡层倾转晶界和扭转晶界q角的定义。一、小角度晶界和大角度晶界1）小角度晶界的晶体结构2）晶界能和影响因素3）大角度晶界界面能二、特殊大角度晶界含义特殊的位向（q＝某一固定值）此时g(界面能）低2）孪晶界共格孪晶非共格孪晶3）孪晶界的界面能与f的关系三、晶界的平衡1）多晶体中准平衡态的建立多晶体中可能存在各种晶界（小角度、大角度等）。显微组织是各种晶界的组合多晶是非平衡态，因此晶界迁移；但是室温下晶界迁移很慢。退火时晶界迁移加快。2）扭矩项torqueterm表达式、物理意义3）时，如果三晶面相交，晶界平衡的条件4）晶界能的金相法测定

3、5）孪晶界的界面能非共格孪晶的平衡条件1、表面自由能和哪些因素有关？在等压条件下表面能由哪两项组成？分别叙述其物理意义。2、什么情况下g=F（表面张力）？3、推导表面为密排面时表面能表达式，并说明为什么表面是密排面时表面能最低？为什么是近似的？（分别与任意面及其它有理指数面）。4、表面为任意指数面时，如何计算表面能？5、什么是极图？叙述它的作法和用途。极图上为什么会出现脐点？6、如何区分倾转晶界和扭转晶界？角是如何定义的？7、小角度晶界的原子结构呈现什么样的特征？能量与什么因素有关？8、什么是大角度晶界？它的原子结构及晶界能与小角度晶界有何不同？9、共格孪

4、晶界与非共格孪晶界的区别是什么？孪晶界的能量与晶界取向之间有什么关系？10、多晶体中一段晶界平衡的条件是什么？什么是torqueterm?在多晶体中它由何处提供？11、当晶界能和角无关时，若3段晶界相交，平衡条件是什么？12、共格和非共格孪晶界的平衡条件是什么？13、当晶界能和角无关时，如何测定晶界能？14、解释晶粒长大时晶界向曲率中心迁移，而再结晶时背向曲率中心？1、表面自由能和哪些因素有关？在等压条件下表面能由哪两项组成？分别叙述其物理意义。a）g=E+PV－TS，和E、P、T、S有关b）等压过程g=E－TS可见内能越高，表面能越高；温度越高，表面能越低

5、；熵越高，表面能越低。2、什么情况下g=F（表面张力）？液态下固态下，当3、推导表面为密排面时表面能表达式，并说明为什么表面是密排面时表面能最低？（分别与任意面及其它有理指数面）。推导表面为密排面内能表达式对于立方晶体‘密排面为（111）面，若从内部沿（111）面切开，每个原子失去三个键，设：每个键的键能为e，每个断键使原子内能的变化为e/2，表面上每个原子的能量升高为:当1mol固体升华时，可形成12Na个短键，汽化热Ls=12Nae/2*这里未考虑次邻近原子间的相互作用对于纯金属当TTm时，gsv=0.15Lsv/NaTm越高，gsv值越高。表面熵增短

6、键使表面混乱度提高，补偿了内能增加引起的表面能增加。2）对于非密排面短断键多，所以表面能高。可做3.2题4、表面为任意指数面时，如何计算表面能？对于任意（无理指数）面，界面是小台阶结构，5、什么是极图？叙述它的作法和用途。极图上为什么会出现脐点？g极图的作法：1)从原点作射线，以每个方向上的表面能为截据作射线的垂线，所得图形为g极图。2)用途：若已知g极图，可推出晶体外形，若已知晶体外形，可判别各表面的晶面指数。6、如何区分倾转晶界和扭转晶界？角是如何定义的？若转轴和晶界平行，则是倾转晶界，若转轴和晶界垂直，则是扭转晶界。q角是指倾转角或扭转角,如右图所示

7、。7、小角度晶界的原子结构呈现什么样的特征？能量与什么因素有关？小角度晶界是位错的组合。小角度倾转晶界是一组刃位错的组合；而小角度扭转晶界是两组螺位错交错成网格。在两个位错之间，晶界两侧原子匹配良好，但在位错芯部原子的排列不规则。晶界可能是两个相邻晶粒的对称面，也可能不是。若不是对称面，晶界可能是不同柏氏矢量的位错的组合。小角度晶界的能量与位错间距有关，而位错间距与q角有关，因此，能量与q有关。g1/D,D=b/qgq8、什么是大角度晶界？它的原子结构及晶界能与小角度晶界有何不同？大角度晶界是两晶粒之间的过渡层，原子排列不规整。能量高，与小角度晶界不同，大

8、角度晶界的能量q角之间没