最新晶界与相界教学讲义PPT课件.ppt

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1、晶界与相界我们为什么药研究无机材料中的晶界与相界？无机非金属材料——由形状不规则和取向不同的晶粒构成的多晶体多晶体的性质不仅由晶粒内部结构和他们的缺陷结构所决定，而且还与晶界结构、数量等因素有关！例：晶粒越大，晶界所占体积越小晶粒越小，晶界所占体积越大10/23/2021晶界：同种材料相同结构的两个晶粒（取向不同）之间的边界相界：结构不同的两种材料或结构相同而点阵参数不同的两块晶体交界面10/23/2021二、相界结构与分类相界的分类：（根据晶界两边原子排列的连贯性来分）1）、共格相界2）、半共格相界3）、非共格相界“共格”是指界面上的原子同时位

2、于两相晶格的节点上，即两相的晶格是彼此衔接的，界面上的原子为两者共有。形成共格相界必须满足结构和大小一致的原则，即两个晶粒在界面处相互吻合的晶面应该具有相近的原子排列和原子间距从而使两个晶粒在界面处保持一定的取向关系。10/23/202110/23/2021失配度的定义：δ=（aβ-aα）/aβaα,aβ——表示相界两侧α相和β相的点阵常数一般，当0.05≤δ≤0.25时，可形成半共格晶面；当δ＜0.05时，形成共格晶界；当δ＞0.25时，形成非共格晶界通过烧结形成得到的多晶体绝大多数为非共格晶界10/23/2021非共格界面示意图10/23/2

3、021三、多晶体的晶界结构所谓晶界构型是指多晶体的晶界形状、构造和分布，也称之为多晶体的织构。晶界形状是由晶界处界面张力的相互关系决定的。（1）固-固-固界面如果是同一种晶体组成的多晶材料γ1.1=γ1.2，θ1=θ2=120°，此时理想晶粒的形状应是正六边形。在这种情况下，系统的总界面能最小。晶粒小于六边形或大于六边形时，其晶界是弯曲的。10/23/2021固态晶粒固态晶粒γSVγSS(A)热腐蚀角(槽角)ψγSV(B)固－固－液平衡的二面角γSLγSSγSL对于固－固－液界面张力平衡关系：对于固－固－气界面张力平衡关系：(2)固-固-气界面

4、(3)固-固-液界面10/23/2021ABCDE(抛光断面)不同面角值两相分布：二面角与润湿关系：γSS/γSLcos（／２）润湿性相分布<1<1/2>1200不孤立液滴1～1/2~/2120~600局部开始渗透晶界>><600润湿在晶界渗开>2100全润湿浸湿整个材料10/23/2021四、无机材料相界面的润湿与粘附其中θ称为润湿角10/23/2021润湿是固－液界面上的重要行为。应用：机械的润滑、金属焊接、陶瓷和搪瓷的坯釉结合、陶瓷与金属的封接等。定义：固液接触后，体系（固体+液体）吉布斯自由焓降低时，就称为润湿。分类：：附着润湿铺展

5、润湿浸渍润湿按润湿程度10/23/2021附着润湿的吉布斯自由焓变化为：ΔG1＝γSL－(γLV＋γSV)附着功（单位截面积的液-固界面拉开所做的功）W＝γLV＋γSV－γSLW愈大表示固液界面结合愈牢，即附着润湿愈强。固体液体（1）、附着润湿液－气界面(L-v)固－气界面(S-v)固－液界面(S-L)10/23/2021（2）、附着润湿产生固－液、液－气界面消失固－气界面铺展润湿的吉布斯自由焓变化为：铺展功：10/23/2021润湿张力：F＝γLVcosθ＝γSV－γSL由此可看出：在润湿系统中(γSV>γSL),γLV减小会使θ缩小，而在不润

6、湿系统中γLV减小会使θ增大。润湿与液滴的形状(A)润湿，θ<90o(B)不润湿，θ>90o(C)完全润湿，θ＝0o，液体铺开(A)(B)(C)θθ10/23/2021（3）、附着润湿产生固－液界面消失固－气界面固液体固浸渍润湿指固体浸入液体中的过程。例：生坯的浸釉。浸渍润湿自由能的变化：－ΔG＝γSV－γSL讨论：若γSV>γSL,浸渍润湿过程将自发进行，此时ΔG<0若γSV<γSL,要将固体浸入液体之中必须做功，此时ΔG>010/23/2021三种润湿的共同点是：液体将气体从固体表面排挤开，使原有的固－气，而代之以固－液界面。其中铺展是润湿的

7、最高标准，能铺展则必能浸渍和附着。10/23/2021（4）、润湿的影响因素及改善润湿的方法（1）、润湿的影响因素①粗糙度：当真实接触角当真实接触角θ<90o，粗造度愈大，表观接触角愈小，就愈易润湿。当θ>90o,粗造度愈大，就愈不利润湿。②吸附膜：吸附膜的存在使接触角增大，起阻碍液体铺展的作用（2）、改善润湿的方法：由cosθ＝（γSV－γSL)/γLV可知(1)降低γSL,陶瓷生产中采用固液两相组成接近的。（2)降低γLV，玻璃相加入PbO，Be2O3.(3)去除固体表面吸附膜，提高γSV。一般情况不容易改变。10/23/2021五、吸附与表

8、面改性1、吸附定义：吸附是一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面的现象，是一种重要的表面性质。可以降低比表面能。从而降低表面能。原因：