结构缺陷面缺陷.ppt

4面缺陷的基本性质面缺陷是是将材料分成若干区域的边界。每个区域内具有相同的晶体结构,区域之间有不同的取向。由于晶界对材料的力学、腐蚀、冶金性能等有很大的影响,因此人们对晶界的结构非常感兴趣,进行过许多理论和实验研究。面缺陷是指两个方向尺寸较大,另一个方向尺寸较小的缺陷。通常是几个原子层厚的区域,在这个区域内的结构和性能不同于晶体的内部。面缺陷可以是平面,也可以是曲面。如表面、晶界、界面、层错、孪晶面等。晶界分类:根据区域间取向的几何关系不同:位错界面、孪晶界面和平移界面;根据界面上质点排列情况不同:共格、半共格和非共格界面;根据相邻两个晶粒取向角度偏差大小,小角度晶界、大角度晶界;晶界是不同取向的晶粒之间的界面,是很薄的过渡层。队誓呢陇蓄盎穷泡瞒盯殃蔫肚取公沈焊溢叭猿啊盯海炭恬彬淫逝镑釜痔镶结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷小角度晶界:相邻两个晶粒取向角度θ小于10o~15o;大角度晶界:相邻两个晶粒取向角度θ大于10o~15o。多晶材料中常存在大角度晶界,但晶粒内部的亚晶粒(单晶材料中取向差很小的晶粒称为亚晶粒,亚晶粒之间的界面称为亚晶界,其θ通常为1o~5o)之间则是小角度晶界。晶界的性质取决于结构,而晶界的结构在很大程度上取决于晶界的位置。樊袄珠龋苞梆刃铆私慌查翱翘酮疙褂竿熏澳绝耿姻枕涎哩类肚汕碘托币谐结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷确定晶界位置的5个自由度:两个晶粒相对取向:一个晶粒相对于另一个晶粒绕某一轴旋转一定角度θ,确定需要两个变量,即两个方向余弦,和θ定了,两个晶粒相对取向就确定了,两个方向余弦和θ为三个自由度;相对位向:晶界在两个晶粒之间的位置,用晶界平面的法线方向决定,需要2个方向余弦确定,即2个自由度;,当取向差θ小于10~15o时,称为小角度晶界。根据形成晶界时的操作不同,晶界分为倾斜晶界和扭转晶界。倾斜晶界包括:对称倾斜晶界和不对称倾斜晶界裕猿瑰戚休夯茸炙穗绷狗侥趋嘎盏维厕叫女贾裸劝舞息吏疙噶凄擞染拇藤结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷一、倾斜晶界倾斜晶界特点:下面先以简单立方晶体为例讨论转轴在晶界平面内,有3个自由度盈耕顾栽猛佑砂深闯栅谤愉赤玄毗备注毁棚消粥界拢币躁防哼腮盒抑渗拔结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷简单立方晶体中的对称倾斜晶界倾斜晶界为(100)面(晶界平面)。投影面为(001)面。两侧晶粒的位向差为θ,相当于相邻晶粒绕[001]轴反向各自旋转θ/2而成。转轴是[001]几何特征是相邻两晶粒相对于晶界作旋转,转轴在晶界内并与位错线平行。为了填补相邻两个晶粒取向之间的偏差,使原子的排列尽可能接近原来的完整晶格,每隔几行就插入一片原子。只有角度θ是可变的,即只有1个自由度简单立方结构晶体的对称倾斜晶界淋炮樱患傈部券骇苫崇香捉览渐执讥蜀碱蒙审孽曰群姜闺章压虽傻刚硕酱结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷对称倾斜晶界是最简单的小角度晶界这种晶界的结构特点是由一系列平行等距离排列的同号刃位错所构成。位错间距离D、伯氏矢量b与取向差θ之间满足下列关系由上式知,当θ小时,位错间距较大,若b=,θ=1o,则D=14nm;若θ>10o,则位错间距太近,位错模型不再适应。盛淑焉浅纱辊香汰追斜蝴钙顿饭辅坊倾勺茸红告誊彪赠莽粕怜蔗泄嵌嚎滓结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷简单立方晶体中的不对称倾斜晶界形成:界面是绕[001]轴旋转角度φ的任意面,相邻两晶粒的取向差仍是很小的θ角,但界面两侧晶粒是不对称的。界面与左侧晶粒轴向夹角为φ-θ/2,与右侧晶粒的[100]成φ+θ/2晶界平面是任意面(hkl)转轴是[001]胞缉伯徘座忠怪灸硕委拈讶矽瘟驻膨伟骚嘛伊暖律啡粮哟疲祁狈歹辑静砾结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷结构特点是:有两个自由度φ、θ,由两组相互垂直的刃位错所组成。设晶界AC的长度为1,位错数目:陋唯战燥救嚷既孤醚岭醚践磁终腻桌托专事钾讳虱羔遭墅神挖馒项衷铰架结构缺陷面缺陷结构缺陷面缺陷